CN107346609A - 一种基于蓝牙技术的手机智能感应识别交通信号系统 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种基于蓝牙技术的手机智能感应识别交通信号系统，包括信号灯、控制系统、APP客户端；该交通信号灯控制系统以STC89C52RC单片机为核心，单片机接上时钟电路和复位电路，并加上适当的外围电路，构成单片机最小系统，将信号灯程序烧录到最小系统单片机内，通过串口通信发送交通信号灯的状态，蓝牙模块通过与智能手机上的自带蓝牙进行搜索连接配对，采用串行通信方式把接收到的信号发送给手机客户端APP，手机客户端APP端接收到信号，同时显示当前地铁所到站的名称，以及马路上的交通灯的状态，解决了传统交通信号灯应用场景过于单一的局限性。

Description

一种基于蓝牙技术的手机智能感应识别交通信号系统

技术领域

本发明涉及智能交通灯，特别是涉及一种基于蓝牙技术的手机智能感应识别交通信号系统。

背景技术

交通信号灯作为城市交通的重要指示信息之一，对交通安全具有重要的作用，而智能的交通信号识别系统，将有利于进一步构建“智慧”城市。目前，交通安全问题严重，其主要原因是社交媒体的使用、通讯工具的使用、游戏和音乐软件的应用，导致“低头族”行人过斑马线时，眼睛始终不离手机屏幕的危险现象频频发生。

对于交通信号灯识别技术的研究，一般都是通过图像处理识别、视频处理识别的方法，只满足车辆的安全行驶，应用场景过于单一。智能感应识别交通信号系统可以帮助人们提前预知交通信号的变化，减少意外交通事故的发生。

针对以上技术应用场景过于单一的缺陷，本发明提供一种基于蓝牙技术的手机智能感应识别交通信号系统，适用于多种应用场景，减少意外交通事故的发生。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于蓝牙技术的手机智能感应识别交通信号系统，旨在帮助人们提前预知交通信号的变化，减少意外交通事故的发生。

为实现上述目的，本发明提供一种基于蓝牙技术的手机智能感应识别交通信号系统，包括信号灯、控制系统、APP客户端；所述的信号灯包括红灯、绿灯、黄灯；所述的控制系统包括单片机、蓝牙模块和电源模块，所述的单片机接上时钟电路和复位电路，并加上适当的外围电路，构成单片机最小系统，将信号灯程序烧录到最小系统单片机内，通过串口通信发送交通信号灯的状态，所述的蓝牙模块采用串行通信方式把接收到的信号发送给手机客户端APP，电源模块直接使用5V干电池提供电源，电源模块、蓝牙模块、信号灯通过杜邦线分别与单片机相连；所述的APP客户端，接收到单片机通过蓝牙发来的数据，同时显示当前地铁所到站的名称，以及马路上的交通灯的状态。

本系统使用STC89C52RC单片机进行交通灯的系统设计，根据STC89C52RC单片机的一些基本结构、功能以及单片机最小系统的特点，对交通信号灯的程序流程和信号灯交替转换状态进行设计与编写，经过编写的程序烧录、实物的线路连接，使得整个系统的交通信号灯部分可以正常工作。

蓝牙模块选择HC-05型蓝牙串口模块，通过与智能手机上的自带蓝牙进行搜索连接配对，从而接收从单片机串口端发送的交通信号灯的状态，与此同时，将接收到的交通信号再传送给手机APP。

该系统中，手机端APP程序中，直接写出蓝牙模块的蓝牙串口地址，当手机蓝牙与之进行配对过一次，就会记住该地址，打开手机端APP功能显示界面时，只需点击连接按钮即可。

手机APP根据蓝牙串口模块传来的信号，自动跳转相关的子程序，从而实现手机界面同时显示到站提醒以及交通信号灯状态。

单片机控制的信号灯程序中，通过3.0引脚将信号‘y’发送并寄存到byte[]buff中，手机APP接收到信号‘y’时，对该数据信号进行分析转换处理，将信号‘y’设置成UPDATE_2，当满足UPDATE_2情况时，手机APP显示界面对应显示‘红’字样，实现交通信号灯在手机端同时显示“红灯”提醒的功能、色盲人群能够准确识别“红灯”信号灯的功能以及雾霾天气司机师傅们能够清楚观察前方“红灯”信号灯的提醒功能。

单片机控制的信号灯程序中，通过3.0引脚将信号‘g’发送并寄存到byte[]buff中，手机APP接收到信号‘g’时，对该数据信号进行分析转换处理，将信号‘g’设置成UPDATE_3，当满足UPDATE_3情况时，手机APP显示界面对应显示‘绿’字样，实现交通信号灯在手机端同时显示“绿灯”提醒的功能、色盲人群能够准确识别“绿灯”信号灯的功能以及雾霾天气司机师傅们能够清楚观察前方“绿灯”信号灯的提醒功能。

单片机控制的信号灯程序中，通过3.0引脚将信号‘h’发送并寄存到byte[]buff中，手机APP接收到信号‘h’时，对该数据信号进行分析转换处理，将信号‘h’设置成UPDATE_4，当满足UPDATE_4情况时，手机APP显示界面对应显示‘黄’字样，实现交通信号灯在手机端同时显示“黄灯”提醒的功能、色盲人群能够准确识别“黄灯”信号灯的功能以及雾霾天气司机师傅们能够清楚观察前方“黄灯”信号灯的提醒功能。

其次，当手机端APP接收到信号运行APP程序时，进行数据分析转换处理，接收到信号‘y’时，手机端APP显示界面显示“河工大站”字样；接收到信号‘g’时，手机端APP显示界面显示“郑大站”字样；接收到信号‘h’时，手机端APP显示界面显示“郑大科技园”字样，实现地铁到站提醒的功能。

手机智能感应识别交通信号系统在辅助交通系统上具有较高的需求，主要有以下优势：

(1)该系统能够识别地铁交通信号，实现到站提醒的功能，使人们在乘坐地铁的时间在看手机的时候，可以随时关注到站的信息，以免坐过站。

(2)该系统可用于色盲人群通过手机识别交通灯的状态，因色盲人群无法正常识别红绿颜色，智能交通信号识别系统可以将红绿灯的颜色变化转换到手机客户端APP字体显示。

(3)雾霾等恶劣天气情况时，司机师傅们能够准确识别交通信号灯的状态，让司机师傅们不会再因为雾霾天气而看不清交通信号灯而苦恼，也不再因为前方被大型车辆或障碍物挡住视线而烦躁。司机师傅们在车内，打开手机APP智能交通信号识别辅助系统，就可以清晰地观察交通信号灯的变化状态，以免造成交通事故。

附图说明

图1是本发明提供的基于蓝牙技术的手机智能感应识别交通信号系统框架图；

图2是本发明的交通灯程序流程图；

图3是本发明所使用的STC89C52单片机内部结构图；

图4是本发明所使用的HC-05蓝牙模块与STC89C52RC单片机信号灯系统连接示意图；

图5是本发明所使用的蓝牙串口模块信号接收与发送图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

本发明实施例提供的一种基于蓝牙技术的手机智能感应识别交通信号系统，包括信号灯、控制系统、APP客户端；所述的信号灯包括红灯、绿灯、黄灯；所述的控制系统包括单片机、蓝牙模块和电源模块，所述的单片机选用STC89C52RC，接上时钟电路和复位电路，并加上适当的外围电路，构成单片机最小系统，将信号灯程序烧录到最小系统单片机内，通过串口通信发送交通信号灯的状态；所述的蓝牙模块选用HC-05，通过与智能手机上的自带蓝牙进行搜索连接配对，采用串行通信方式把接收到的信号发送给手机客户端APP；电源模块直接使用5V干电池提供电源；电源模块、蓝牙模块、信号灯通过杜邦线分别与单片机相连；所述的APP客户端，接收到单片机通过蓝牙发来的数据，同时显示当前地铁所到站的名称，以及马路上的交通灯的状态。如图1所示为本发明提供的基于蓝牙技术的手机智能感应识别交通信号系统框架图。

本实施例中，设置红灯、绿灯、黄灯3个信号灯。

信号灯的工作状态分析如表1所示。

表1

初始状态设置信号灯全为熄灭状态，单片机系统上电之后，红灯亮起，单片机会通过蓝牙模块向手机端发送一个“y”信号，这时，手机端APP接收到“y”信号后，会自动同时显示“红”和“河工大站”等字样，持续时间为十秒。十秒之后，黄灯亮起，单片机会通过蓝牙模块向手机端发送一个“g”信号，这时，手机端APP接收到“g”信号后，会自动同时显示“黄”和“郑大站”等字样。同样十秒之后，绿灯亮起，单片机会通过蓝牙模块向手机端发送一个“h”信号，这时，手机端APP接收到“h”信号后，会自动同时显示“绿”和“郑大科技园”等字样。供电时间内，往复循环。如图2所示为信号灯程序设计流程图。

本实例选用的STC89C52RC单片机是一种低功耗、高性能的微控制器，并且使用MSC-51经典传统内核，具有8KB的系统可编程Flash ROM存储器。在STC89C52RC单片机芯片上具有8位CPU和系统可编程Flash存储器，如图3所示为STC89C52单片机内部结构图。

本实例是基于单片机最小系统的嵌入式信号灯的设计，单片机最小系统指使用最少的元器件组合而成的单片机能够正常工作的系统。STC89C52RC单片机内部包含了8KB的程序存储器，在外部连接电源、增加时钟电路和复位电路就可以组建单片机最小系统。

将信号灯程序烧录到最小系统单片机内，晶振电路为系统提供时钟信号，经过杜邦线将信号灯与最小系统的1.3引脚、1.4引脚、1.5引脚进行连接，信号灯可正常工作。

本实例中单片机通过3.0/3.1引脚与蓝牙模块的串口引脚TXD/RXD相连接，将交通信号通过蓝牙串口模块发送到手机APP。

本实例中选用HC-05做为蓝牙串口模块，HC-05是一个高性能主从机一体化的蓝牙串口模块，可切换主从指令，使用简单。该模块主要用于短距离的无线数据传输，可以方便地与电脑、手机、蓝牙主机进行配对使用，数据共享。取代串口线，无线缆的连接，大大提高安全性和方便性。配对完成后，可以当作固定波特率的串口使用。该模块的波特率：4800～1382400，既可连接6V，也能连接3.6V单片机系统，使用十分便利，适用范围也非常广。

蓝牙具有两种工作模式：命令响应和自动连接，自动连接工作模式模块包括主、从和回环三种工作状态。自动连接的工作模式的情况下，将自动根据系统先前设定好的方式连接进行数据传输。命令响应的工作模式的情况下，用户可向该模块发送各种的AT指令，设定控制参数或发布控制命令。向控制模块外部引脚端输入信号，能够完成工作状态的动态切换，即主从机切换和通过AT命令连接指定设备。

该模块进行配对以后，可当作全双工串口的功能使用，不必要认识任何蓝牙协议，并且支持8位数据位、1位停止位、奇偶校验的通讯格式可设，其串口设备不需要修改程序，可以直接代替以前的有线串口。如图4所示是HC-05蓝牙模块与STC89C52RC单片机信号灯系统连接示意图。

在蓝牙模块数据接收与发送的过程中，数据信息和控制信息在通道上同时传输，并且分别使用各自的引脚，如图5所示是本发明所使用的蓝牙串口模块信号接收与发送图。

蓝牙模块与手机配对的连接方法：首先给蓝牙模块进行上电，通电后蓝牙led闪烁，打开“手机－设置－bluetooth位置”，点击“打开蓝牙－搜索有效范围内的蓝牙设备”，手机蓝牙将搜索蓝牙设备，默认的蓝牙模块设备名称为“HC-05”，双击或者点击右键选择“添加蓝牙设备”，输入配对密码(默认为“1234”)，点击“下一步”，如果密码正确，则手机APP与蓝牙模块将建立起连接。

为了制作手机APP客户端，选择Android Studio应用软件对手机APP进行编程与调试，以及交通信号灯和串口程序选择Keil软件进行编程与调试。

手机端APP程序的设计分为主程序的设计和显示界面的按钮设置。

手机端APP主程序的的设计的程序，首先是手机APP接收到单片机通过蓝牙发来的数据。

单片机控制的信号灯程序中，通过3.0引脚将信号‘y’发送并寄存到byte[]buff中，手机APP接收到信号‘y’时，对该数据信号进行分析转换处理，将信号‘y’设置成UPDATE_2，当满足UPDATE_2情况时，手机APP显示界面对应显示‘红’字样，实现交通信号灯在手机端同时显示“红灯”’提醒的功能、色盲人群能够准确识别“红灯”信号灯的功能以及雾霾天气司机师傅们能够清楚观察前方“红灯”信号灯的提醒功能。

单片机控制的信号灯程序中，通过3.0引脚将信号‘g’发送并寄存到byte[]buff中，手机APP接收到信号‘g’时，对该数据信号进行分析转换处理，将信号‘g’设置成UPDATE_3，当满足UPDATE_3情况时，手机APP显示界面对应显示‘绿’字样，实现交通信号灯在手机端同时显示“绿灯”’提醒的功能、色盲人群能够准确识别“绿灯”信号灯的功能以及雾霾天气司机师傅们能够清楚观察前方“绿灯”信号灯的提醒功能。

单片机控制的信号灯程序中，通过3.0引脚将信号‘h’发送并寄存到byte[]buff中，手机APP接收到信号‘h’时，对该数据信号进行分析转换处理，将信号‘h’设置成UPDATE_4，当满足UPDATE_4情况时，手机APP显示界面对应显示‘黄’字样，实现交通信号灯在手机端同时显示“黄灯”’提醒的功能、色盲人群能够准确识别“黄灯”信号灯的功能以及雾霾天气司机师傅们能够清楚观察前方“黄灯”信号灯的提醒功能。

其次，当手机端APP接收到信号运行APP程序时，进行数据分析转换处理，接收到信号‘y’时，手机端APP显示界面显示“河工大站”字样；接收到信号‘g’时，手机端APP显示界面显示“郑大站”字样；接收到信号‘h’时，手机端APP显示界面显示“郑大科技园”字样，实现地铁到站提醒的功能。

手机端APP的显示界面的按钮设置。

在程序中，直接写出蓝牙模块的蓝牙串口地址，当手机蓝牙与之进行配对过一次，就会记住该地址，打开手机端APP功能显示界面时，只需点击连接按钮即可。

对本实施例进行系统硬件测试。

信号灯的测试：使用两节干电池通过杜邦线与信号灯相连接，对信号灯进行测试，上电后检测，三种灯均可以正常工作，能够满足本设计的交通信号灯性能要求。

单片机最小系统的测试：将编写的信号灯程序通过STC软件烧录到单片机芯片中，给单片机最小系统上电测试后，可以输出程序的设计功能，说明此最小系统是可以满足设计需求。

蓝牙模块的测试：给蓝牙模块通电后，根据蓝牙模块led灯的指示，判断出蓝牙模块的连接状态，快闪代表没有连接蓝牙，慢闪代表进入AT设置模式，双闪代表蓝牙打开了端口并已与其他蓝牙进行了连接。通过对蓝牙模块进行上电，蓝牙模块的led灯可以正常闪亮，即蓝牙模块可以正常工作，满足本设计的功能需求。

对本实施例软件的程序编写模块及程序功能测试。

软件的程序编写模块主要有Keil软件C语言的编写和Android Studio软件JAVA语言的编写。

Keil软件C语言的编写：通过Keil软件对交通信号灯的程序及串口程序进行编写，在编写过程中，一边调试，一边不断修改，然后运行编译查找程序有没有语法错误、格式错误以及其他错误。有错误的话，根据错误从新编写，直至编写的程序编译成功为止。

Android Studio软件JAVA语言的编写：通过Android Studio软件对手机端APP的JAVA语言的程序进行编写，同样也是一边编写调试，一边修改程序，运行编译检查有没编写错误，直至编写的程序编译成功为止。

对本实施例进行系统整体性测试。

给系统连接5V电源上电之后，最小系统指示灯正常明亮，蓝牙模块指示灯正常闪亮，表示可以正常工作。打开单片机最小系统的开关，使信号灯正常工作。此时也需要打开手机自带的蓝牙，点击搜索蓝牙模块输入密码并进行配对，然后点击手机端APP界面打开，当进入主页面点击连接时，手机屏幕会同步显示信号灯的状态与到站提醒。

红灯时的系统测试，根据测试，红灯时可以正常工作。

绿灯时的系统测试，根据测试，绿灯时可以正常工作。

黄灯时的系统测试，根据测试，黄灯时可以正常工作。

到站提醒时，“河工大站”的系统测试，根据测试，手机界面显示“河工大站”可以正常工作。

到站提醒时，“郑大站”的系统测试，根据测试，手机界面显示“郑大站”可以正常工作。

到站提醒时，“郑大科技园站”的系统测试，根据测试，手机界面显示“郑大科技园站”可以正常工作。

本实施例中，基于蓝牙技术的手机智能感应识别交通信号可以有效缓解交通堵塞、交通事故、能源浪费、行走安全、到站提醒等问题，通过对实物的制作和测试，其测试结果表明本系统可以实现马路交通信号灯提醒、地铁到站提醒、司机雾霾天气准确观察交通信号灯变化、色盲人群安全行走斑马线等功能。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于蓝牙技术的手机智能感应识别交通信号系统，包括信号灯、控制系统、APP客户端；所述的信号灯包括红灯、绿灯、黄灯；所述的控制系统包括单片机、蓝牙模块和电源模块，所述的单片机接上时钟电路和复位电路，并加上适当的外围电路，构成单片机最小系统，将信号灯程序烧录到最小系统单片机内，通过串口通信发送交通信号灯的状态；所述的蓝牙模块通过与智能手机上的自带蓝牙进行搜索连接配对，采用串行通信方式把接收到的信号发送给手机客户端APP；电源模块直接使用5V干电池提供电源；电源模块、蓝牙模块、信号灯通过杜邦线分别与单片机相连；所述的APP客户端，接收到单片机通过蓝牙发来的数据，同时显示当前地铁所到站的名称，以及马路上的交通灯的状态。

2.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙技术的手机智能感应识别交通信号系统，其特征在于：使用STC89C52RC单片机进行交通灯的系统设计，根据STC89C52RC单片机的一些基本结构、功能以及单片机最小系统的特点，对交通信号灯的程序流程和信号灯交替转换状态进行设计与编写，经过编写的程序烧录、实物的线路连接，使得整个系统的交通信号灯部分可以正常工作。

3.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙技术的手机智能感应识别交通信号系统，其特征在于：选择HC-05型蓝牙串口模块，通过与智能手机上的自带蓝牙进行搜索连接配对，从而接收从单片机串口端发送的交通信号灯的状态，与此同时，将接收到的交通信号再传送给手机APP。

4.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙技术的手机智能感应识别交通信号系统，其特征在于：手机端APP程序中，直接写出蓝牙模块的蓝牙串口地址，当手机蓝牙与之进行配对过一次，就会记住该地址，打开手机端APP功能显示界面时，只需点击连接按钮即可。

5.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙技术的手机智能感应识别交通信号系统，其特征在于：手机端APP的主程序设计，处理接收到的单片机通过蓝牙发来的数据。

6.根据权利要求5所述的一种基于蓝牙技术的手机智能感应识别交通信号系统，其特征在于：单片机控制的信号灯程序中，通过3.0引脚将信号‘y’发送并寄存到byte[]buff中，手机APP接收到信号‘y’时，对该数据信号进行分析转换处理，将信号‘y’设置成UPDATE_2，当满足UPDATE_2情况时，手机APP显示界面对应显示‘红’字样。

7.根据权利要求5所述的一种基于蓝牙技术的手机智能感应识别交通信号系统，其特征在于：单片机控制的信号灯程序中，通过3.0引脚将信号‘g’发送并寄存到byte[]buff中，手机APP接收到信号‘g’时，对该数据信号进行分析转换处理，将信号‘g’设置成UPDATE_3，当满足UPDATE_3情况时，手机APP显示界面对应显示‘绿’字样。

8.根据权利要求5所述的一种基于蓝牙技术的手机智能感应识别交通信号系统，其特征在于：单片机控制的信号灯程序中，通过3.0引脚将信号‘h’发送并寄存到byte[]buff中，手机APP接收到信号‘h’时，对该数据信号进行分析转换处理，将信号‘h’设置成UPDATE_4，当满足UPDATE_4情况时，手机APP显示界面对应显示‘黄’字样。

9.根据权利要求5所述的一种基于蓝牙技术的手机智能感应识别交通信号系统，其特征在于：当手机端APP接收到信号运行APP程序时，进行数据分析转换处理，接收到信号‘y’时，手机端APP显示界面显示“河工大站”字样；接收到信号‘g’时，手机端APP显示界面显示“郑大站”字样；接收到信号‘h’时，手机端APP显示界面显示“郑大科技园”字样。