人行道車讓人信號提示系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

殷梓健　楊巍巍

摘? 要：文章設(shè)計制作的人行道車讓人信號提示系統(tǒng)，以紅外對管作為主要傳感設(shè)備檢測行人位置，預(yù)先編輯對應(yīng)邏輯關(guān)系，通過編程控制單片機(jī)借助5V繼電器驅(qū)動燈盤按預(yù)先設(shè)定的控制邏輯提供合理、及時的道路通行指示信息，同時，語音系統(tǒng)會適時的向行人提供合理的道路通行指示信息，以規(guī)范行人的道路交通行為。

關(guān)鍵詞：單片機(jī);語音模塊;紅外對管

中圖分類號：TN219? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）21-0101-03

Abstract： The sidewalk car signal prompt system designed and made in this paper uses the infrared pair tube as the main sensing device to detect the pedestrian position and edit the corresponding logic relationship in advance. Through programming， the single-chip microcomputer provides reasonable and timely road traffic indication information according to the preset control logic with the aid of 5V relay driving lamp panel， and at the same time， the voice system will provide reasonable road traffic indication information to pedestrians at the right time， so as to regulate the road traffic behavior of pedestrians.

Keywords： single-chip microcomputer; voice module; infrared pair tube

引言

本文設(shè)計的人行道車讓人信號提示系統(tǒng)，以紅外對管作為主要的傳感器檢測行人位置以及前進(jìn)方向，當(dāng)紅外對管檢測到有行人時，會持續(xù)輸出一個低電平，單片機(jī)接收到低電平后，根據(jù)編輯在單片機(jī)中的程序中的內(nèi)在邏輯關(guān)系，驅(qū)動相應(yīng)的繼電器向不同方向發(fā)出允許通行或者禁止通行的信號，同時語音模塊驅(qū)動喇叭發(fā)出語音信息，對行人發(fā)出語音提示，指導(dǎo)行人做出合理、得當(dāng)?shù)牡缆方煌ㄐ袨椤?/p>

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

人行道車讓人信號提示系統(tǒng)在硬件結(jié)構(gòu)上主要可分為四大部分，第一部分是以單片機(jī)為核心的信息處理部分，第二部分是以紅外對管為核心的行人信息采集部分，第三部分是以LED發(fā)光管為核心部件的燈光輸出部分，第四部分是以SYN6288為核心的語音合成與輸出部分。各部分的總體結(jié)構(gòu)和邏輯聯(lián)系如圖1所示：

單片機(jī)最小系統(tǒng)，或者稱為單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的電路元器件組成的可以通過編程，令單片機(jī)能夠正常使用的系統(tǒng)，最小系統(tǒng)中至少應(yīng)當(dāng)包括：中央處理單元、時鐘晶振單元、程序跑飛復(fù)位單元。就是說，一套以單片機(jī)為核心處理單元的系統(tǒng)只要具備了這三個基本單元，就可以通過編程控制單片機(jī)實現(xiàn)我們想要系統(tǒng)擁有的功能了。

由于單片機(jī)最小系統(tǒng)板的單片機(jī)選擇STC89C52RC型號，晶振時鐘電路選用11.0592MHz的晶振，搭配上兩個20pF的電容。在復(fù)位電路的選擇方面，由于

作為一個系統(tǒng)級的性能參數(shù)，紅外探測系統(tǒng)的作用距離是探測器材料、器件結(jié)構(gòu)、處理電子學(xué)、光學(xué)系統(tǒng)等一系列參數(shù)綜合作用的結(jié)果[1]。人行道車讓人信號提示系統(tǒng)中所應(yīng)用的紅外線檢測傳感器模塊的對外部環(huán)境光線的適應(yīng)能力非常優(yōu)秀，其具有一個發(fā)出紅外線的二極管與一個接收紅外線的二極管，發(fā)出紅外線的二極管會發(fā)射出一定頻率的紅外線，當(dāng)探測區(qū)域內(nèi)存在障礙物或可反射面時，紅外線便發(fā)生散射與反射，部分被反射的紅外線被接受到之后。經(jīng)過工作穩(wěn)定的LM393比較器進(jìn)行信號處理，發(fā)出比較結(jié)果，如果比較結(jié)果一經(jīng)確認(rèn)，綠色的指示燈便會亮起，給予探測范圍內(nèi)檢測到障礙物的信號。

本文設(shè)計的燈盤選擇了LED發(fā)光燈。LED被稱為第四代照明光源或綠色光源，LED的發(fā)光器件是冷光源，具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長、體積小等特點(diǎn)。語音合成技術(shù)在交通運(yùn)輸、銀行等領(lǐng)域的語音廣播中得到了廣泛應(yīng)用[2]。在我國，語音合成技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用階段。目前，在嵌入式語音芯片領(lǐng)域，最具有代表性的是SYN6288芯片。整個語音模塊的運(yùn)行流程是從控制器單片機(jī)發(fā)出控制指令至語音模塊，通過功率放大器驅(qū)動喇叭發(fā)出語音信息的全過程。每次需要發(fā)出語音信號提示行人時，都會完成一遍上述流程過程。

明確上述原理后，首先創(chuàng)建可以編輯原理圖的后綴名為.Sch的文件，在這個新建的文件中放置電路元器件，進(jìn)行相關(guān)的電氣連接及布線，完成原理圖的制作之后在PCB文件中使用Design菜單中的Load Netlist功能加載后綴名為.list的文件，在檢錯無誤的條件下，將器件放置在PCB圖中，在禁止布線層Keepoutlayers中畫邊界框包圍住元器件。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

人行道車讓人信號提示系統(tǒng)的主程序是整個系統(tǒng)得以正常運(yùn)轉(zhuǎn)的核心與關(guān)鍵，在人行道車讓人信號提示系統(tǒng)的主程序中，包含著編訂好的對應(yīng)各種典型情景的燈光顯示邏輯關(guān)系，包含著調(diào)用串口數(shù)據(jù)子程序?qū)懺谥鞒绦蛑械奈谋景l(fā)送到語音芯片上的時機(jī)，以及判定什么時間才應(yīng)該調(diào)用語音合成子程序?qū)⒔?jīng)由串口發(fā)送過來的文本數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為語音數(shù)據(jù)，再借助功率放大器驅(qū)動喇叭完成發(fā)聲，實現(xiàn)對將要過街的行人提供語音提醒的功能，進(jìn)而保證行人在沒有輔助過街設(shè)備的繁忙路段上的過街安全，人行道車讓人信號提示系統(tǒng)的主程序流程圖如圖3所示。

串口數(shù)據(jù)子程序主要用來將輸入在主程序中文本信息發(fā)送給語音合成模塊，以便語音模塊順利的合成語音，完成語音輸出。而語音合成子程序的主要功能是把經(jīng)由串口發(fā)送過來的文本信息轉(zhuǎn)換成為聲音信號，驅(qū)動揚(yáng)聲器發(fā)出給行人的語音提示信號。語音合成子函數(shù)的調(diào)用語句如下：SYN_FrameInfo （0，“需要合成語音的文字”）。

3 實驗測試

各個組件部分進(jìn)行總裝、調(diào)試，并使用計算機(jī)通過USB線借助配套的STC-ISP串口下載軟件，將編寫好的程序下載到單片機(jī)中，以便可以通過單片機(jī)完成預(yù)期的功能。STC89C52RC單片機(jī)可以使用廠家為其配套的串口下載軟件進(jìn)行下載。

在使用STC-ISP串口下載軟件時，需要先在keil中生成后綴名為.hex的文件，之后在軟件界面點(diǎn)擊打開程序文件，找到之前生成的后綴名為.hex的文件，在單片機(jī)未通電的狀態(tài)下，點(diǎn)擊下載/編程按鈕，等待軟件右下方的文字欄中出現(xiàn)寫入單片機(jī)成功字樣，表示單片機(jī)可以運(yùn)行之前在軟件設(shè)計的過程中所編寫的程序了。

調(diào)試實驗的結(jié)果如表1所示。

4 結(jié)論

本文設(shè)計完成的人行道車讓人信號提示系統(tǒng)，在硬件方面完成了單片機(jī)最小系統(tǒng)的元器件選型與制作調(diào)試、紅外探測設(shè)備的選型與安裝調(diào)試、燈光輸出部分的器件選擇與焊接調(diào)試、語音輸出模塊部分的挑選與安裝調(diào)試;軟件方面完成了系統(tǒng)主程序的設(shè)計、串口通信子程序設(shè)計、語音合成子程序設(shè)計，經(jīng)測試，以模擬街道形式出現(xiàn)的人行道車讓人信號提示系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)當(dāng)行人出現(xiàn)在人行道上的不同位置時，能夠?qū)Σ煌较虻能囕v提供合理燈光指示，對行人提供合理的語音提示的結(jié)果。

參考文獻(xiàn)：

[1]王憶鋒，史衍麗，李夏玲.論紅外探測系統(tǒng)作用距離的比較分析[J].紅外技術(shù)，2012，34（09）：515.

[2]郭克友，陳雪潔，紀(jì)彬.基于SYN6288的車速語音播報系統(tǒng)設(shè)計[J].實驗技術(shù)與管理，2014，31（01）：87-90.