電子警察的出現(xiàn)有效控制了機動車闖紅燈的現(xiàn)象,，但人行道上行人及自行車違規(guī)的問題未得到有效解決,，行人闖紅燈極易導(dǎo)致交通事故。為減少行人,、自行車的違規(guī)行為,，多數(shù)城市安排交通勸導(dǎo)員現(xiàn)場指揮，一方面增加了城市交通管理費用,；另一方面,，受時間約束和氣候條件影響，交通勸導(dǎo)員較難做到全天候值守,。

    文中介紹的智能交通勸導(dǎo)系統(tǒng)能自動檢測交通信號燈及行人運動的狀態(tài)，通過交通燈及行人狀態(tài)綜合判定行人是否違規(guī),，并采用聲音信息輔助行人過馬路,，若發(fā)現(xiàn)有人闖紅燈，系統(tǒng)可自動給予語音警示及教育,，人性化的提醒違章行人遵守交通規(guī)則,，同時也能為交通事故的取證提供重要依據(jù)，從而減少行人亂闖紅燈現(xiàn)象,。
1 系統(tǒng)組成及硬件設(shè)計
    智能交通勸導(dǎo)系統(tǒng)的組成如圖1所示,，主要由交通燈狀態(tài)檢測模塊、行人狀態(tài)檢測模塊及語音提示模塊三部分組成,。

    其中,，交通燈狀態(tài)檢測模塊采用光頻轉(zhuǎn)換顏色傳感器TCS3200設(shè)計,，用來檢測交通燈的狀態(tài)，自動識別當(dāng)前紅綠燈所亮的顏色,；行人狀態(tài)檢測模塊采用紅外熱釋電傳感器設(shè)計,用來檢測是否有行人通過人行橫道,；微控制器P89LPC917根據(jù)當(dāng)前交通燈及行人的狀態(tài)來綜合判定是否有行人違規(guī)；語音提示模塊采用ISD1700語音錄放芯片設(shè)計,，用來儲存并播放語音,，完成對行人的語音提示。
1.1 交通燈狀態(tài)檢測電路設(shè)計
    交通燈狀態(tài)檢測電路用于識別當(dāng)前交通燈信號的指示狀態(tài),，如紅燈,、黃燈、綠燈等,，文中采用TCS3200作為交通燈狀態(tài)檢測傳感器,。TCS3200是TAOS公司2009年推出的可編程彩色光到頻率的轉(zhuǎn)換器，它將硅光電二極管,、電流頻率轉(zhuǎn)換器和紅綠藍(lán)（RGB）三種濾波器集成在單一的CMOS電路上,，在單一傳感芯片上包含了64只光電二極管，其中,，帶有紅色,、綠色、藍(lán)色及不帶任何濾波器的光電二極管各16只,。光電二極管在芯片內(nèi)交叉排列,，能最大限度地減少入射光輻射的不均勻性，增加顏色識別的精確度,；同類型的16只光電二極管并聯(lián)連接且均勻分布在二極管陣列中,，可以消除顏色的位置誤差?；赥CS3200的交通燈狀態(tài)檢測電路如圖2所示,。

    采用微控制器P89LPC917作為CPU，通過LPC917的計數(shù)器端口0對顏色傳感器TCS3200輸出的頻率信號計數(shù),，采用定時器1產(chǎn)生定時時基,，通過計數(shù)器0和定時器1完成顏色傳感器輸出信號的頻率測量。TCS3200的典型輸出頻率范圍從2 Hz～500 kHz,，通過引腳S0,、S1可選擇不同的輸出頻率比例因子(100%、20%,、2%),，對輸出頻率的范圍進行調(diào)整，使TCS3200的輸出頻率范圍和微控制器LPC917的測頻電路相匹配。通過引腳S2,、S3選擇濾波器,，根據(jù)三原色感應(yīng)原理，顏色是由不同比例的三原色（紅色,、綠色,、藍(lán)色）混合而成，在測量時,，依次選通紅,、綠、藍(lán)三種顏色濾波器,，然后對TCS3200的輸出頻率進行測量,，可得到相應(yīng)的RGB值，進而得出投射到TCS3200傳感器上的光的顏色,，完成交通燈狀態(tài)的檢測和識別,。
1.2 行人狀態(tài)檢測電路設(shè)計
    行人狀態(tài)檢測電路基于人體紅外輻射及熱釋電傳感器設(shè)計，用來檢測是否有行人通過人行橫道,。紅外輻射是一種波長介于可見光與微波之間的電磁波,，在絕對零度以上的任何物體都能輻射紅外能量，人體輻射紅外線的本領(lǐng)很強,，其中心波長在8~10 ?滋m,。熱釋電紅外傳感器基于熱釋電效應(yīng)，它將吸收的紅外輻射能量轉(zhuǎn)化為電壓信號,，當(dāng)所吸收的紅外輻射的強度發(fā)生變化時才有信號輸出,，它由探測單元、干涉濾光片和場效應(yīng)管匹配電路等組成,。干涉濾光片只通過特定波段的紅外輻射,，以消除其余波段紅外線的干擾?；跓後岆娂t外傳感器的行人狀態(tài)檢測電路如圖3所示,。

    采用響應(yīng)波長在5.5~14 ?滋m的熱釋電紅外傳感器D205B作為行人狀態(tài)檢測模塊的探測傳感器，人體輻射的紅外線經(jīng)過菲涅爾透鏡聚焦后,，產(chǎn)生交替變化的紅外輻射高靈敏區(qū)和盲區(qū)照射到熱釋電紅外傳感器D205B上,。運算放大器U6A對D205B輸出的微弱電壓信號進行第一級放大，然后由C22耦合至運算放大器U6B進行第二級放大,，同時將電位抬高至0.5 VCC，再經(jīng)由電壓比較器U7A,、U7B組成的雙向鑒幅器處理后,，檢出有效的觸發(fā)信號VSA并送至微控制器LPC917。
    文中所述的智能交通勸導(dǎo)系統(tǒng)通過兩只熱釋電紅外傳感器構(gòu)成的兩個探測平面來判別行人的行走方向,，微控制器根據(jù)當(dāng)前路口的紅綠燈狀態(tài)及行人行走方向來綜合判斷是否有闖紅燈現(xiàn)象發(fā)生,。
1.3 語音提示電路設(shè)計
    微處理器根據(jù)當(dāng)前紅綠燈的狀態(tài)及行人是否違規(guī)來播放相應(yīng)的語音段,，以對行人進行語音提示。采用單片優(yōu)質(zhì)語音錄放芯片ISD1700設(shè)計語音提示電路,如圖4所示,。

    采用編程拷貝機將設(shè)定的語音段內(nèi)容存儲在ISD1700芯片內(nèi)部,，微控制器LPC917與ISD1700之間采用SPI總線進行通信,系統(tǒng)工作時，CPU通過對當(dāng)前交通燈及行人狀態(tài)的檢測來判斷并確定應(yīng)播放的語音段,，如行人止步提示,，行人前行提示，行人快速前行提示,，行人闖紅燈警示等,。
2 系統(tǒng)安裝及工作過程
    系統(tǒng)安裝方法如圖5所示。交通燈狀態(tài)檢測模塊安裝在行人側(cè)紅綠燈的前端,，使顏色識別傳感器TCS3200接收紅綠燈發(fā)出的光線,。行人狀態(tài)檢測模塊安裝在支架上，在熱釋電紅外傳感器外罩的菲涅爾透鏡前端安裝寬約1 cm的平面狹縫,，形成一個探測面,，使人體輻射的紅外線通過平面探測狹縫到達(dá)熱釋電傳感器。行人狀態(tài)檢測模塊由兩組行人狀態(tài)檢測電路組成,，用來構(gòu)成兩個相互平行的探測面A和探測面B,，實現(xiàn)行人過馬路的狀態(tài)檢測及行走方向判斷。
    系統(tǒng)的工作過程如下：
    (1)當(dāng)檢測到當(dāng)前交通燈為綠燈信號時,，系統(tǒng)播放當(dāng)前綠燈,，行人前行提示語音段。
    (2)當(dāng)檢測到當(dāng)前交通燈為紅燈信號時,，播放當(dāng)前紅燈,，行人止步提示語音段。此時,，若A,、B探測面檢測到有行人時，表明有人闖紅燈,，可通過語音進行警示,。
    (3)在紅燈狀態(tài)下，根據(jù)行人到達(dá)A,、B探測面的先后順序及時間間隔,，可判定行人闖紅燈違規(guī)的各個階段。若探測到行人先后經(jīng)過A,、B探測面,，則表明當(dāng)前有行人即將走完人行橫道，可進行快速前行語音提示；若探測到行人先后經(jīng)過B,、A探測面,則表明有行人正在橫穿馬路,，可進行語音勸告并警示。
    文中介紹的智能交通勸導(dǎo)系統(tǒng)能夠自動檢測交通燈的信號狀態(tài)及行人的運動狀態(tài),，判定行人是否闖紅燈并采用語音輔助行人過馬路,，人性化地提醒人們遵守交通規(guī)則。該系統(tǒng)能做到全天候值守,，代替交通勸導(dǎo)員可降低城市交通管理費用,，對減少行人亂闖紅燈現(xiàn)象、提高人們的文明交通意識具有積極意義,。
參考文獻(xiàn)
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