新型智能交通信號(hào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

張心怡

（德州農(nóng)工大學(xué)電子工程學(xué)院，江蘇 南京210039）

1 概述

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們生活水平的日益提高，城市道路的機(jī)動(dòng)車流量越來(lái)越大，在此情況下，道路交通控制就顯得尤為重要。現(xiàn)有的道路交通控制系統(tǒng)，大多是采用紅綠燈控制系統(tǒng)，很少采用“語(yǔ)音提示+ 紅綠燈控制”的系統(tǒng)，個(gè)別采用“語(yǔ)音提示+紅綠燈控制”的系統(tǒng)，語(yǔ)音提示也是采用自動(dòng)定時(shí)往復(fù)循環(huán)提示，容易引起行人和非機(jī)動(dòng)車駕駛員的聽覺疲勞，特別是在當(dāng)今的信息時(shí)代，出現(xiàn)許多“低頭族”，很多人都是因?yàn)榉稚窀緵]有看到紅綠燈，因而釀成悲劇。

針對(duì)該缺陷，提出了一種人體感應(yīng)智能紅綠燈提醒裝置，該裝置巧妙地利用人體紅外感應(yīng)提醒，使得語(yǔ)音提示器有選擇的進(jìn)行提示。于是就設(shè)計(jì)了一種人體感應(yīng)智能語(yǔ)音交通信號(hào)燈系統(tǒng)。

2 工作原理

人體感應(yīng)方式是一種利用紅外熱釋電原理感應(yīng)人體活動(dòng)信息的技術(shù)，當(dāng)人體進(jìn)入感應(yīng)范圍時(shí)，就能準(zhǔn)確地識(shí)別、檢測(cè)和被動(dòng)式感應(yīng)人體活動(dòng)的信息。在檢測(cè)到人體活動(dòng)的信息后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出語(yǔ)音提示，以實(shí)現(xiàn)用語(yǔ)音的方式提示行人當(dāng)前交通路口的交通信號(hào)狀態(tài)。它好像一只貓的眼睛，不會(huì)依賴光線，哪怕是在漆黑的環(huán)境里，也能穩(wěn)定可靠的工作，克服了光感應(yīng)的不足。

通過增加傳感器的辦法，當(dāng)行人越界時(shí)起到提醒或警示的作用。剛開始時(shí)考慮用汽車使用的壓敏傳感，或采用超聲波和光敏傳感的辦法，不過，上述幾個(gè)傳感器都受環(huán)境影響極大，在可行性分析后放棄以上的選擇，最終采用了人體紅外傳感器，它可以探測(cè)到人體的溫度，在行人經(jīng)過感應(yīng)區(qū)時(shí)，更好地進(jìn)行提醒或警示。

圖1 最終確立的人體紅外傳感器HC-SR501

圖2 工作原理框圖

3 硬件設(shè)計(jì)

對(duì)紅綠燈的循環(huán)顯示是通過采用C8051 單片機(jī)定時(shí)輸出控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。采用單片機(jī)控制方式，可以很方便地修改紅綠燈的顯示時(shí)間，同時(shí)便于整個(gè)城市交通路口的組網(wǎng)與監(jiān)控，實(shí)時(shí)控制各交通路口的交通。

對(duì)人體感應(yīng)采用紅外線、熱釋電傳感器感應(yīng)人體活動(dòng)的信息，當(dāng)檢測(cè)到有人活動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生3.3V 的電壓信號(hào)，該信號(hào)通過NPN 三極管（SA8050）驅(qū)動(dòng)后，通過與紅綠燈信號(hào)同步的控制信號(hào)相與后，傳送到語(yǔ)音組件，以發(fā)出語(yǔ)音提示。

同一方向的兩端路口各安裝了一個(gè)人體感應(yīng)傳感器，兩個(gè)信號(hào)是通過74LS32 集成芯片相或，使兩個(gè)傳感器只要其中有一個(gè)檢測(cè)到人體活動(dòng)便發(fā)出控制信號(hào)，發(fā)出語(yǔ)音提示“現(xiàn)在是紅燈，請(qǐng)不要通行”。

圖3 人體感應(yīng)智能語(yǔ)音交通信號(hào)系統(tǒng)部分電路圖

圖4 實(shí)物圖片

4 軟件設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)的人體感應(yīng)智能語(yǔ)音交通信號(hào)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)人體自動(dòng)感應(yīng)、智能語(yǔ)音等功能，當(dāng)人體進(jìn)入感應(yīng)范圍時(shí)，就能準(zhǔn)確地識(shí)別、檢測(cè)和被動(dòng)式感應(yīng)人體活動(dòng)的信息。在檢測(cè)到人體活動(dòng)的信息后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出語(yǔ)音提示，以實(shí)現(xiàn)用語(yǔ)音的方式提示行人當(dāng)前交通路口的交通信號(hào)狀態(tài)。對(duì)紅綠燈的循環(huán)顯示是通過采用C8051 單片機(jī)定時(shí)輸出控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。采用單片機(jī)控制方式，可以很方便地修改紅綠燈的顯示時(shí)間，同時(shí)便于整個(gè)城市交通路口的組網(wǎng)與監(jiān)控，實(shí)時(shí)控制各交通路口的交通。系統(tǒng)軟件框圖如圖5 所示。

圖5 系統(tǒng)軟件框圖

結(jié)束語(yǔ)

文中提出了人體感應(yīng)智能語(yǔ)音交通信號(hào)系統(tǒng)，通過多次實(shí)驗(yàn)均能檢測(cè)人體通過交通路口，并能及時(shí)提示當(dāng)前的路口交通信號(hào)狀況，該感應(yīng)系統(tǒng)無(wú)論是在側(cè)方還是前方，感應(yīng)范圍均能達(dá)到3～5 米。經(jīng)多次試驗(yàn)測(cè)試，該系統(tǒng)語(yǔ)音信息識(shí)別率高，具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。