基于信号检测的行人过街安全装置★

杨晓东 刘 秀 谢思源 李国华 高志翔 雷国庆 李洪涛

(东北林业大学交通学院，黑龙江 哈尔滨 150040)

现阶段我国交通情况较为复杂，交通管理水平尚不完善，尤其是行人与机动车的矛盾尤为冲突，“中国式过马路”现象较为普遍，而且交通信号灯不能尽善尽美地约束过街行人遵守交通法规，导致了交通通行效率较低。目前，针对行人过街的研究以及行人过街安全装置的设计并不完善，国内外对行人过街的研究逐渐深入，比如混合交通条件下的行人过街模型的建立[1],研究的人行横道设施[2]，信号交叉口行人过街方法改善[3]，基于单片机的语音提示器的设计[4]等，现有的人行横道安全装置提示装置的关键问题大多是单一的语音提示栏，红绿灯等，存在不能检测是否有行人通过、提示效果不理想、装置易被过街行人忽视等问题。本文基于人体红外检测装置检测红灯时是否有行人通过，以单片机为控制核心，同时集成语音提示模块和阻行杆(或物理闸门)，对闯红灯的行人进行语音提醒和阻拦以保障行人过街的安全[2]。

1 装置的总体设计

1.1 行人过街安全装置可实现的功能

采用行人过街语音提示柱，当红灯亮时，用温暖的语言，以提醒行人遵守交通法规，横穿马路。当行人砸闯红灯，启动人体红外感应装置，将接收到的信号传给单片机，单片机对信号进行处理后，控制阻拦杆(或物理闸门)对行人进行阻拦，并同时启动语音提示系统对行人进行提醒警告[3]。本行人过街安全装置应满足如下要求：

1)在人行灯绿灯亮起时，人体红外传感器关闭，行人从过街语音提示柱经过，但语音提示柱不会发出语音提示；当人行灯红灯亮起时，人体红外传感器开启，同时语音提示模块用温馨的语言提示行人不要闯红灯。2)通过人体红外传感器检测是否有行人通过，同时将信号传递给单片机，检测是否有行人闯红灯。3)当检测到有行人闯红灯时，单片机控制语音提示模块，语音提示模块用蜂鸣式报警声音对闯红灯者进行提示警告，同时阻行杆(或物理闸门)启动，对闯红灯的行为进行阻拦，保障行人的安全。

1.2 总体设计思路

行人过街安全系统由以下几个部分组成，其中有语音提示列中，人体红外线传感器模块，单芯片控制模块，语音提示模块，拖动条模块等。本系统工作过程包括：当人行灯绿灯亮起时，行人经过语音提示柱，语音提示柱不进行语音提示。当红灯亮时，用温暖的语言，以提醒行人遵守交通法规，横穿马路。与此同时，激活红外线检测模块，用于检测是否有行人红光。当检测到行人红光，红外线检测模块发送检测信号到单芯片控制模块。单片机进行一定的处理之后，将相应的信息传送给执行模块，语音提示模块用蜂鸣式报警声音对闯红灯者进行提示警告，同时阻行杆(或物理闸门)启动，阻拦闯红灯者。装置系统总体组成如图1所示。

2 硬件系统设计

2.1 行人过街语音提示柱

行人过街语音提示柱选用SW-PCC-V，它可以连接到220 V的信号光的输入线[4]。当绿色信号光接通，行人可以正常通过语音提示列。语音提示柱不会发出语音提示；当人行灯红灯亮起时，语音提示栏用温暖的语言提醒行人遵守交通法规和过马路。不要粉碎红灯。您可以设置语音提示栏的工作时间，使其在深夜时不工作，避免出现深夜发出的声音扰民的现象。

2.2 人体红外检测模块

该模块可以检测是否有行人闯红灯。人体红外检测模块采用HC-SR501，该模块是基于红外线技术的自动控制模块，采用德国原装进口的LHI778探头设计，灵敏度高、可靠性强，超低电压工作模式，广泛应用于各类自动感应电器设备，尤其是干电池供电的自动控制产品。当有人进入其感应范围则输入高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。

2.3 单片机控制模块

本设计控制芯片采用ARDUINO单片机，ARDUINO是一款便捷灵活、方便上手的开源硬件产品，具有丰富的接口，有数字I/O口，模拟I/O口，同时支持SPI，IIC，UART串口通信，其低功耗的特点也成为本设计的首选控制芯片[5]。

3 结语

本设计对一种基于单片机过路行人安全系统的研究和结构的探索，工作原理，硬件电路和软件系统。首先，对该系统的设计要求进行了分析。主模块包括语音提示列中，人体红外线传感器模块，单芯片控制模块，语音提示模块，阻行杆模块等,对硬件电路用Multismi进行设计及仿真,应用软件Keil u Vision4进行软件设计,然后应用Multismi和Keil u Vision4进行调试与仿真。经过不断调试,设计成品实现对闯红灯的行人进行语音提醒和阻拦，保障行人过街的安全。该行人过街安全系统成本低、可大量生产安装、易实现、结构简单,具有一定的实用价值。