ZigBee交通事故警示装置

近年来，随着人们生活水平的提高和电子技术的快速发展，汽车已逐渐走进人们的生活，汽车电子化也已成为一种趋势。鉴于全球定位系统(GPS)能够实时方便、精准的提供经纬度、时间、速度等信息的优势，目前已广泛应用于汽车的监控、导航、定位等领域。本文研究重点是利用技术来传输发生交通事故的车辆向周围车辆发出的警示信息。

1系统的总体设计

为了对连环追尾的恶性交通事故进行预防，设计一款以ATmegal28单片机为主控芯片的交通事故警示装置，该装置由GPS模块、无线收发模块、液晶显示模块、语音警示模块、GSM模块、ATmegal28单片机最小系统模块等几部分组成。

系统结构框图如图1所示。

图1系统结构框图

2硬件部分设计

2．1 设计

无线传输模块是报警信号收发的基本单元，信号的的稳定传输是整个系统可靠性的基本保证，ZigBee无线模块通常是一个微型的嵌入式系统，从传输功能上看，无线收发模块要进行本地信息的处理外，还要对ZigBe数据采集到的信息据进行存储、管理和融合等处理，同时传输到用户手持遥控器。目前收发模块的软硬件技术是传输研究的重点。

图2无线传输模块

本系统无线由微处理器、无线收发芯片及天线等部分组成(如图2所示)，微处理器通过SPI总线和一些离散控制信号与RF收发器相连。微处理器充当SPI主器件而RF收发器充当从器件。控制器实现了IEEE 802．15．4 MAC层和ZigBee协议层。它还包含了特定应用的逻辑，它使用SPI总线与RF收发器交互。这里所采用的无线收发芯片是一个带有所需外部元件的RF(射频)收发器，如Chipcon公司推出的CC2420。天线接收的射频信号经过低噪声放大器和I／Q下变频处理后，中频信号只有2 MHz，此混合I／0信号经过滤波、放大、AD变换、自动增益控制、数字解调和解扩，最终恢复出传输的正确数据。

    发射机部分基于直接上变频。要发送的数据先被送入128字节的发送缓存器中，头帧和起始帧是通过硬件自动产生的。根据IEEE802．15．4标准，所要发送的数据流的每4个比特被32码片的扩频序列扩频后送到DA变换器。然后，经过低通滤波和上变频的混频后的射频信号最终被调制到2．4 GHz，并经放大后送到天线发射出去。

2．2 Amegal28单片机最小系统

模块本系统使用8位低功耗微处理器Amegal28 L，相对于其他通用的8位微控制器来说，它具有更加丰富的资源，并且具有极低的能耗。它具有片内128K字节的程序存储器(Flash)，4K字节的数据存储器(SRAM，可外扩到64K)和4K字节的E2PROM。此外，它还有8个10位ADC通道，2个8位和2个16位硬件定时／计数器，并可在多种不同的模式下工作。8个PWM通道、可编程看门狗定时器和片上振荡器、片上模拟比较器。UART、SPI、12C总线接口。JTAG口为开发和调试提供了方便的接口。更值得一提的是，除了正常操作模式外，它还具有六种不同等级的低能耗操作模式，在每种低能耗模式下具有不同的能耗。因此该微处理器非常适合于无线ZigBee数传模块这种需要低能耗的应用场合。

2．3语音模块设计

Amegal28 单片机作为主控制器，ISD4004语音模块作为语音播放的执行装置，单片机采用SPI总线对语音芯片进行控制。事先通过麦克风或上位机软件在语音芯片ISD4004中将需要播放的语音录入，在Amegal28 单片机的内存中记录下各段语音的首地址和语音总量，在控制播放时，通过单片机向ISD4004芯片发送相应的地址控制指令，从而实现任意段语音的播放。

    ISD4004语音芯片是美国ISD公司的ISD4000系列的一种，被广泛的应用于系统语音提示、自动应答系统、语音记录及语言玩具等方面。ISD4004芯片采用CMOS技术，内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮阵列。单片机采用SPI总线控制ISD4004，在单片机的EEPROM中记录各段语音的首地址和语音的总数，ISD4004芯片的存储器分为2400行，进行寻址时一行一行的进行。ISD4004芯片的行地址时钟信号为200mS，其包含175 ms的高电平和25 ms的低电平，无论是在录音或播放时，都从200 mS的行首地址开始的，因此利用单片机的计数器功能，对行地址的信号进行计数，即可得到各段语音的时长，记录下各段语音数据在ISD4004中的首地址，实现对语音芯片的控制。

2．4 GSM模块设计

GSM(全球移动通信系统)具有网络容量大、手机号码资源丰富、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量低等优点，目前已经非常普及，在实现远程传输时无须再构建一个GSM网络，而只需直接连接一个GSM发射和接收模块，就可以实现远程控制，图3为GSM远程遥控系统原理图。

图3 GSM远程遥控系统原理图

本系统选用的GSM短信模块为西门子公司生产的TC35i，集成了SIM卡接口和RS232接口，可通过计算机AT指令对其进行调试和设置。单片机通过UART串行接口对GSM短信模块进行直接控制，利用AT指令控制GSM将数据传送出去，AT指令按照GSM模块的AT指令格式书写，通过串口发送出去同。GSM模块接收到串口发送过来的指令后对单片机作出相应的应答，最终实现短信发送。

2．5 GPS模块设计

GPS可实现全球范围内的定位和导航，在各个领域应用广泛。GPS接收模块将收到的GPS卫星导航的信息后，经转换处理送到电平转换电路再由MAX232转压芯片进行RS-232-TTL的电平转换，而后发送到单片机串口接收，当单片机收到GPS发送过来的导航信息后，经过单片机内部程序的选择，将地理位置信息发送到GSM中去，从而实现数据的传输。

    GPS通过串口与单片机相连实现数据的通信，在本设计中由于GSM模块，GPS模块都要用到串行端口。作为单片机与串行设备的之间的数据传输，而Amegal6单片机只有一对串行端口，端口使用出现冲突。为了解决该问题，对单片机串行端口进行扩展，实现单片机的一个串口分时复用。

2．6 LCDl2864液晶显示模块

为了显示事故车辆的准确地点，本系统设计了LCDl2864液晶显示模块[61。LCDl2864液晶显示屏可以显示汉字、大小写字母、其他各种符号等，满足设计要求。本设计中，利用Amegal28 单片机来控制LCDl2864，其中PC口作为并行数据口使用，向LCDl2864并行串口传送数据。PF口作为控制片选、读写、复位、串并数据传送方式选择使用。

3软件设计

软件开发以Win AVR、AVRStudio 4为开发平台，采用C语言编写。在无线传输设置时，使用Chipcon公司提供的开发套件，该套件包括各种高性能的ZigBee软件工具，如网络设置器、协议追踪调试工具等。

4结束语

文中设计的交通事故警示装置应用ZigBee数传模块，对事故车辆进行，具有如下特点：1)对出事故车辆进行准确定位；2)出事车辆能够自动向急救中心发出求助信息；3)接收端能够进行语音警示；4)在接收端准确显示出事车辆地点。该装置工作稳定可靠，成本低廉，适合广大驾驶人员使用。