摘要：為了實現交通信號機檢測模塊與交通控制中心聯網并為其提供有用的路況信息功能，同時交通控制中心可以實時監控與控制路口的交通信號機的參數，設計采用STC89C52單片機控制GPRS M1206B模塊的方法來完成這個功能。首先對作為數據采集部分的環形線圈檢測器的從理論到軟硬件的設計做了具體說明；然后介紹了M1206B模塊的GPRS功能，并且具體敘述了交通信號機與交通指揮中心的通信軟硬件的開發與設計。
0 引言
隨著人們汽車擁有量的快速增長，城市交通擁堵問題已不容忽視。為了了解道路上車輛行駛、擁堵等情況，加上信息技術的迅猛發展，智能交通系統(ITS)應運而生。通過掌握道路上車輛行駛的情況，采取相應的措施可極大地改善城市的交通狀況。而能聯網的交通信號機在此起著至關重要的作用，但是現有的交通信號機的聯網存在以下一些問題：
(1)一邊是交通信號機與交通指揮中心聯網都采用基于CAN總線、TCP/IP以太網的有線等方式的聯網；另一邊是還有部分老式的信號機的控制部分是單片機，聯網困難。這是由于單片機的硬件資源和處理能力有限，這樣對信號機與上位機通信的網絡數據的處理就成為一個很大的難題。
(2)網絡的快速普及，在城市的網絡覆蓋面越來越廣，這給交通信號機聯網提供了條件；但是對于一些網絡不健全的城市、以及縣城的交通信號機聯網就存在著問題。
(3)在城市中，當一些異常情況出現時，比如：停電、交通信號機出現故障等，上述聯網的交通信號機也會存在問題。在一些城市，通常的做法是放置一個太陽能的交通信號機在路中間，此信號機雖然可以控制交通但是它不能和交通指揮中心聯網，交通指揮中心也無法及時監控及控制路口的車輛通行情況。
出于對上述問題的考慮分析。本設計采用GPRS(General Packet Radio Service)技術來嘗試解決這些問題。
1 可行性分析
整體方案：采用單片機控制M1206模塊來實現此功能。單片機采用的是STC公司的STC89C52，STC89C52完全兼容C51，而且編程簡單，下載時采用ISP(In-System Programming)使下載調試程序非常簡單，因此開發方便成本低廉，同時比普通的51的速度快，完全可以滿足本設計的要求。GPRS模塊采用市場占有率高的WAVECOM代表型號Q24中的M1206模塊。
M1206模塊雖然是WAVECOM比較早的一款產品，但是其性能穩定、價格適中，而且接口采用RS232，為單片機控制帶來了方便。同時它被廣泛運用于直放站、GPS車輛管理定位系統、短信息軟件、無線遠程監控、無線POS、移動辦公以及醫療監護等領域。其具有115Kb/s全雙工傳輸率、支持AT命令設置、支持TCP/IP，UDP以及PPP協議、2W射頻功率輸出、高靈敏度天線、供電輸入5～24V、自動進入省電模式等特點。
從價格方面來說，單片機性價比高，GSM網絡連接可靠、費用按流量計算；從應用范圍方面看，幾乎所有的交通信號系統都有串口，所以選用GPRS模塊是可行的；從網絡的覆蓋面來說，GSM網絡覆蓋面遠遠超過了現有的有線網絡，可以說在有人聚居的地方就有GSM網絡的覆蓋；從機動靈活性、不受斷電情況的制約方面上講，此方式也是可行的；同樣的采用GSM聯網的交通信號機還有其在一個區域內快速架設的優勢。
2 GPRS簡介
GPRS是通用分組無線服務技術的簡稱，它是GSM移動電話用戶可用的一種移動數據業務。GPRS可以說是GSM的延續。GPRS和以往連續在頻道傳輸的方式不同，它是以封包(Packet)的形式來傳輸，因此使用者所負擔的費用是以其傳輸資料大小來計算，并非使用其整個頻道，理論上較為便宜。GPRS的傳輸速率可提升至56Kb/s甚至114Kb/s。GPRS的特點如下：高速數據傳輸速度，可以達到10倍于GSM；設備是可以永遠在線。
3 系統整體圖
系統是網絡結構圖如圖1所示，它是系統的網絡的分布圖，下位機(即信號控制機)由串口連接到GPRS模塊然后通過GSM網絡連接到交通指揮中心端的上位機。下位機與上位機的通信是由單片機控制的。其通信過程是下位機部分通過GSM網絡發送數據到上位機，然后由上位機軟件將數據存入數據庫中為以后決策做準備，同時通過圖表將路口數據的變化展現給控制中心的工作人員；工作人員根據信號燈的配時方案將交通信號機參數發送給下位機。基于單片機的交通信號控制機的整體框圖如圖2所示。
4 電路分析
單片機與M1206B的連接主要是通過串口連接的，但是與通常所使用的串口不同。通常使用的串口只要其中的3根線即TXD，RXD，GND就可以了。本設計中為了使單片機與M1206B更加有效連接和協調工作采用了CTS與RTS作為握手信號。CTS與RTS的硬件連接圖如圖3所示。
5 軟件部分
5.1 GPRS模塊的設置
對GPRS模塊進行主要的設置工作有：
(1)設置通信波特率，可以使用AT+IPR=115200命令，把波特率設為115200b/s或其他合適的波特率；
(2)設置接入網關，通過AT+CGD CONT=1，“IP”，“CMNET”命令設置GPRS接入網關為移動夢網；
(3)設置移動終端的類別，通過AT+CGCLASS=“B”設置移動終端的類別為B類，即同時監控多種業務；但只能運行一種業務，即在同一時間只能使用GPRS上網，或者使用GSM的語音通信；
(4)測試GPRS服務是否開通，使用AT+CGACT=1，1命令激活GPRS功能。如果返回OK，則GPRS連接成功；如果返回ERROR，則意味著GPRS失敗。這時應檢查一下SIM卡的GPRS業務是否已經開通，GPRS模塊天線是否安裝正確等問題。
GPRS模塊可以通過撥“*99***1#”登錄到GGSN上動態分配到Internet網的IP地址。其間GPRS模塊與網關的通信要符合點對點協議(Point to Point Protocol，PPP)，其中身份驗證時用戶名、密碼都為空。使用PPP協議登錄上之后，就可以通過GGSN接上Internet了。
5.2 軟件部分的編寫
由于篇幅有限，以下介紹一下核心函數：
此函數是對單片機內部的E2PROM寫入數據，在此模塊中的作用是為了節約單片中有限的RAM空間，將一些對M1206B操作的AT命令以及采集到的數據對應的PDU碼(是GPRS短信的一中編碼格式)存入E2PROM中。
這個函數實現數據的發送。在發送時要對數據進行打包即在數據包頭前加上相應的協議頭。其中Temp_Buffer是存放最后要發送數據的數組，data_len是要發送的數據大小。
6 結語
本文將單片機與M1206B模塊相結合，采用M1206B的GPRS的功能實現了智能交通信號機和交通指揮中心的數據傳輸功能，為智能交通信號機提供做出決策的數據來源，而且為指揮交通實時的監管各路口與下達交通信號機的配時方案提供了數據，從而可以進一步使道路暢通，同時為以后交通信號控制器接入物聯網形成更大的ITS網絡打下了基礎。由于本設計采用廉價的單片機STC89C52和M1206B的GPRS模塊，從經濟性和實用性來看也具有一定的實用價值。
