人行道车让人信号提示系统设计与实现

殷梓健　杨巍巍

摘  要：文章设计制作的人行道车让人信号提示系统，以红外对管作为主要传感设备检测行人位置，预先编辑对应逻辑关系，通过编程控制单片机借助5V继电器驱动灯盘按预先设定的控制逻辑提供合理、及时的道路通行指示信息，同时，语音系统会适时的向行人提供合理的道路通行指示信息，以规范行人的道路交通行为。

关键词：单片机;语音模块;红外对管

中图分类号：TN219        文献标志码：A         文章编号：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

本文设计的人行道车让人信号提示系统，以红外对管作为主要的传感器检测行人位置以及前进方向，当红外对管检测到有行人时，会持续输出一个低电平，单片机接收到低电平后，根据编辑在单片机中的程序中的内在逻辑关系，驱动相应的继电器向不同方向发出允许通行或者禁止通行的信号，同时语音模块驱动喇叭发出语音信息，对行人发出语音提示，指导行人做出合理、得当的道路交通行为。

1 系统硬件设计

人行道车让人信号提示系统在硬件结构上主要可分为四大部分，第一部分是以单片机为核心的信息处理部分，第二部分是以红外对管为核心的行人信息采集部分，第三部分是以LED发光管为核心部件的灯光输出部分，第四部分是以SYN6288为核心的语音合成与输出部分。各部分的总体结构和逻辑联系如图1所示：

单片机最小系统，或者称为单片机的最小应用系统，是指用最少的电路元器件组成的可以通过编程，令单片机能够正常使用的系统，最小系统中至少应当包括：中央处理单元、时钟晶振单元、程序跑飞复位单元。就是说，一套以单片机为核心处理单元的系统只要具备了这三个基本单元，就可以通过编程控制单片机实现我们想要系统拥有的功能了。

由于单片机最小系统板的单片机选择STC89C52RC型号，晶振时钟电路选用11.0592MHz的晶振，搭配上两个20pF的电容。在复位电路的选择方面，由于

作为一个系统级的性能参数，红外探测系统的作用距离是探测器材料、器件结构、处理电子学、光学系统等一系列参数综合作用的结果[1]。人行道车让人信号提示系统中所应用的红外线检测传感器模块的对外部环境光线的适应能力非常优秀，其具有一个发出红外线的二极管与一个接收红外线的二极管，发出红外线的二极管会发射出一定频率的红外线，当探测区域内存在障碍物或可反射面时，红外线便发生散射与反射，部分被反射的红外线被接受到之后。经过工作稳定的LM393比较器进行信号处理，发出比较结果，如果比较结果一经确认，绿色的指示灯便会亮起，给予探测范圍内检测到障碍物的信号。

本文设计的灯盘选择了LED发光灯。LED被称为第四代照明光源或绿色光源，LED的发光器件是冷光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点。语音合成技术在交通运输、银行等领域的语音广播中得到了广泛应用[2]。在我国，语音合成技术已经进入商业应用阶段。目前，在嵌入式语音芯片领域，最具有代表性的是SYN6288芯片。整个语音模块的运行流程是从控制器单片机发出控制指令至语音模块，通过功率放大器驱动喇叭发出语音信息的全过程。每次需要发出语音信号提示行人时，都会完成一遍上述流程过程。

明确上述原理后，首先创建可以编辑原理图的后缀名为.Sch的文件，在这个新建的文件中放置电路元器件，进行相关的电气连接及布线，完成原理图的制作之后在PCB文件中使用Design菜单中的Load Netlist功能加载后缀名为.list的文件，在检错无误的条件下，将器件放置在PCB图中，在禁止布线层Keepoutlayers中画边界框包围住元器件。

2 系统软件设计

人行道车让人信号提示系统的主程序是整个系统得以正常运转的核心与关键，在人行道车让人信号提示系统的主程序中，包含着编订好的对应各种典型情景的灯光显示逻辑关系，包含着调用串口数据子程序将写在主程序中的文本发送到语音芯片上的时机，以及判定什么时间才应该调用语音合成子程序将经由串口发送过来的文本数据转换为语音数据，再借助功率放大器驱动喇叭完成发声，实现对将要过街的行人提供语音提醒的功能，进而保证行人在没有辅助过街设备的繁忙路段上的过街安全，人行道车让人信号提示系统的主程序流程图如图3所示。

串口数据子程序主要用来将输入在主程序中文本信息发送给语音合成模块，以便语音模块顺利的合成语音，完成语音输出。而语音合成子程序的主要功能是把经由串口发送过来的文本信息转换成为声音信号，驱动扬声器发出给行人的语音提示信号。语音合成子函数的调用语句如下：SYN_FrameInfo （0，“需要合成语音的文字”）。

3 实验测试

各个组件部分进行总装、调试，并使用计算机通过USB线借助配套的STC-ISP串口下载软件，将编写好的程序下载到单片机中，以便可以通过单片机完成预期的功能。STC89C52RC单片机可以使用厂家为其配套的串口下载软件进行下载。

在使用STC-ISP串口下载软件时，需要先在keil中生成后缀名为.hex的文件，之后在软件界面点击打开程序文件，找到之前生成的后缀名为.hex的文件，在单片机未通电的状态下，点击下载/编程按钮，等待软件右下方的文字栏中出现写入单片机成功字样，表示单片机可以运行之前在软件设计的过程中所编写的程序了。

调试实验的结果如表1所示。

4 结论

本文设计完成的人行道车让人信号提示系统，在硬件方面完成了单片机最小系统的元器件选型与制作调试、红外探测设备的选型与安装调试、灯光输出部分的器件选择与焊接调试、语音输出模块部分的挑选与安装调试;软件方面完成了系统主程序的设计、串口通信子程序设计、语音合成子程序设计，经测试，以模拟街道形式出现的人行道车让人信号提示系统，能够实现当行人出现在人行道上的不同位置时，能够对不同方向的车辆提供合理灯光指示，对行人提供合理的语音提示的结果。

参考文献：

[1]王忆锋，史衍丽，李夏玲.论红外探测系统作用距离的比较分析[J].红外技术，2012，34（09）：515.

[2]郭克友，陈雪洁，纪彬.基于SYN6288的车速语音播报系统设计[J].实验技术与管理，2014，31（01）：87-90.