人行道車讓人信號提示系統設計與實現

殷梓健　楊巍巍

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

關鍵詞：單片機;語音模塊;紅外對管

中圖分類號：TN219? ? ? ? 文獻標志碼：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

本文設計的人行道車讓人信號提示系統，以紅外對管作為主要的傳感器檢測行人位置以及前進方向，當紅外對管檢測到有行人時，會持續輸出一個低電平，單片機接收到低電平后，根據編輯在單片機中的程序中的內在邏輯關系，驅動相應的繼電器向不同方向發出允許通行或者禁止通行的信號，同時語音模塊驅動喇叭發出語音信息，對行人發出語音提示，指導行人做出合理、得當的道路交通行為。

1 系統硬件設計

人行道車讓人信號提示系統在硬件結構上主要可分為四大部分，第一部分是以單片機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。各部分的總體結構和邏輯聯系如圖1所示：

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

由于單片機最小系統板的單片機選擇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。在復位電路的選擇方面，由于

作為一個系統級的性能參數，紅外探測系統的作用距離是探測器材料、器件結構、處理電子學、光學系統等一系列參數綜合作用的結果[1]。人行道車讓人信號提示系統中所應用的紅外線檢測傳感器模塊的對外部環境光線的適應能力非常優秀，其具有一個發出紅外線的二極管與一個接收紅外線的二極管，發出紅外線的二極管會發射出一定頻率的紅外線，當探測區域內存在障礙物或可反射面時，紅外線便發生散射與反射，部分被反射的紅外線被接受到之后。經過工作穩定的LM393比較器進行信號處理，發出比較結果，如果比較結果一經確認，綠色的指示燈便會亮起，給予探測范圍內檢測到障礙物的信號。

本文設計的燈盤選擇了LED發光燈。LED被稱為第四代照明光源或綠色光源，LED的發光器件是冷光源，具有節能、環保、壽命長、體積小等特點。語音合成技術在交通運輸、銀行等領域的語音廣播中得到了廣泛應用[2]。在我國，語音合成技術已經進入商業應用階段。目前，在嵌入式語音芯片領域，最具有代表性的是SYN6288芯片。整個語音模塊的運行流程是從控制器單片機發出控制指令至語音模塊，通過功率放大器驅動喇叭發出語音信息的全過程。每次需要發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，進行相關的電氣連接及布線，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 系統軟件設計

人行道車讓人信號提示系統的主程序是整個系統得以正常運轉的核心與關鍵，在人行道車讓人信號提示系統的主程序中，包含著編訂好的對應各種典型情景的燈光顯示邏輯關系，包含著調用串口數據子程序將寫在主程序中的文本發送到語音芯片上的時機，以及判定什么時間才應該調用語音合成子程序將經由串口發送過來的文本數據轉換為語音數據，再借助功率放大器驅動喇叭完成發聲，實現對將要過街的行人提供語音提醒的功能，進而保證行人在沒有輔助過街設備的繁忙路段上的過街安全，人行道車讓人信號提示系統的主程序流程圖如圖3所示。

串口數據子程序主要用來將輸入在主程序中文本信息發送給語音合成模塊，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由串口發送過來的文本信息轉換成為聲音信號，驅動揚聲器發出給行人的語音提示信號。語音合成子函數的調用語句如下：SYN_FrameInfo （0，“需要合成語音的文字”）。

3 實驗測試

各個組件部分進行總裝、調試，并使用計算機通過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中，以便可以通過單片機完成預期的功能。STC89C52RC單片機可以使用廠家為其配套的串口下載軟件進行下載。

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，在單片機未通電的狀態下，點擊下載/編程按鈕，等待軟件右下方的文字欄中出現寫入單片機成功字樣，表示單片機可以運行之前在軟件設計的過程中所編寫的程序了。

調試實驗的結果如表1所示。

4 結論

本文設計完成的人行道車讓人信號提示系統，在硬件方面完成了單片機最小系統的元器件選型與制作調試、紅外探測設備的選型與安裝調試、燈光輸出部分的器件選擇與焊接調試、語音輸出模塊部分的挑選與安裝調試;軟件方面完成了系統主程序的設計、串口通信子程序設計、語音合成子程序設計，經測試，以模擬街道形式出現的人行道車讓人信號提示系統，能夠實現當行人出現在人行道上的不同位置時，能夠對不同方向的車輛提供合理燈光指示，對行人提供合理的語音提示的結果。

參考文獻：

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

[2]郭克友，陳雪潔，紀彬.基于SYN6288的車速語音播報系統設計[J].實驗技術與管理，2014，31（01）：87-90.