基于STC单片机的行人过街语音提示器设计与实现

李永睿等

【摘要】 行人过街语音提示器是交通信号灯的重要组成部分，论文设计了一种基于STC11F01单片机为核心的盲人过街语音提示系统，能够从听觉上提醒行人安全过街，减少行人闯红灯行为。该系统使用简单，可靠性高，成本低，可广泛应用于道路交叉口。

【关键字】 行人过街 语音提示器 单片机一、引言

行人过街语音提示器是一种用于配合人行红绿灯使用的行人过街语音提示装置，红绿灯是从视觉上提醒行人安全过街，语音提示器从听觉上提醒行人安全过街，把两者结合起来，既能够有效治理行人闯红灯效果，又能够帮助盲人安全过街。

目前市面上使用的语音提示器存在以下问题：①需要额外工作电源供电，这样需要独立铺设电缆，增加了施工成本。②不能分时段工作，这样在晚上居民休息时间会扰民。

针对以上问题，论文通过设置功能控制模块、时钟控制模块、电源模块、语音集成模块、功率放大模块，较好地解决了现有技术存在的不足。

二、行人过街语音提示器总体设计

系统由单片机模块、时钟模块、电源模块、语音模块等组成。其中，单片机模块是整个系统的控制核心，它采集信号灯当前的红绿信号，控制语音模块发出不同的提示声音。时钟模块提供给单片机模块当前时间，系统可根据用户需求在晚上停止提示，避免扰民。电源模块从信号灯就地取电，给系统供电。

三、行人过街语音提示器硬件设计

3.1控制模块

如图1所示，论文采用增强型8051内核的单片机STC11F01作为系统的控制核心，其工作频率为0～35MHz，具有速度快、强抗干扰、强抗静电等优点。既能满足系统功能的需求，又能满足恶劣环境的要求。

图1中，INT0、INT1分别采集信号灯红、绿状态。P3.4和P3.5模拟I2C接口与时钟芯片通讯，获取当前时间。S1、S2、S3、S4组合成一个4位的地址，该地址是语音模块内部语音文件的地址，决定了调用哪段语音。

3.2电源模块

如图2所示，系统从人行灯就地取电，红、绿人行灯交替通电时，220VAC交替经过变压器TR1、TR2降压、整流桥DB107整流、稳压芯片LM7812，输出直流12V，给功率放大器供电。直流12V经过稳压芯片LM7805降压为5V直流，给单片机供电。

3.3时钟模块

时钟模块给单片机提供实时时间，系统在不同时段开启或关闭语音提示。如图3所示，论文选用高精度、低成本实时时钟芯片DS3231，该芯片采用I2C接口与单片机通讯，外接60mAh，3.6V扣式镍氢充电电池，保证时钟芯片供电。

3.4语音模块

采用高性能的嵌入512K/256位EPROM的标准CMOS工艺的OTP语音芯片AP8921，该芯片基于6Khz的采样率和4位ADPCM压缩，能存储21/10秒长度的语音信息。采用D/A输出，通过晶体管驱动喇叭。

由于芯片的输出功率较小，不能直接驱动扬声器，因此，如图5所示，电路中设置了一个音频功率放大器LM386，使功率放大到驱动扬声器的要求。LM386采用差分输入，并在输入端接电位器控制音量。LM386的放大端增加电容滤波，消除噪声的干扰，，提高语音输出的品质。

四、行人过街语音提示器软件设计

控制模块是整个行人过街语音提示器的核心。单片机STC11F01上电后，首先设置采集红、绿信号引脚INT0，INT1的中断触发电平并对语音芯片AP8921初始化。当前时间是从时钟芯片DS3231中通过I2C接口读取的，由于STC11F01没有I2C接口，论文用两个I/O口P3.4和P3.5模拟I2C接口。红、绿信号由两个中断INT0和INT1采集，当人行灯红灯亮时，INT0中断触发，程序进入中断处理函数，调用红灯语提示语音程序，绿灯亮时处理流程参照上述方法。

五、结论

本文针对目前市场上的行人过街语音提示器存在的不足，设计了基于STC11F01为控制核心的语音提示器，并给出了详细的硬件电路设计图和软件程序流程。实际应用验证了该设计的可行性和可靠性。