基于ＳＰＣＥ０６１的語音提示交通燈控制系統(tǒng)的設計

摘 要：使用凌陽科技的 SPCE061A 單片機以及模擬交通燈控制模組建立了帶語音提示功能的十字路口智能交通燈控制系統(tǒng)，并在此平臺上完成對交通燈狀態(tài)進行模擬控制的軟件設計。充分利用SPCE061A的語音特性，不僅具有紅綠燈顯示、倒計時功能，還能對紅綠燈的轉換進行語音提示，并能夠根據(jù)路口需要設置紅、綠燈的倒計時時長。

關鍵詞：智能交通燈；SPCE061A；倒計時；語音提示

中圖分類號：TP368.1 文獻標識碼：B 文章編號：1004-373X(2008)02-004-03

Design of Traffic Light Control System with Speech Hint Based on SPCE061

CHEN Kai，YANG Lan

(College of Information Science Engineering，Wuhan University of Science Technology，Wuhan，430081，China)

Abstract：In the paper an intelligent traffic light control system with speech hint based on SPCE061A and the simulation traffic light control modual is generated.Moreover，the soft design of the system is accomplished on the platform.The system not only have some functions such as light showing and countdowning，but also have a function of speech hinting because the speech characteristic of SPCE061A.Also，the countdown of light showing could be set up in the system according to the needs.

Keywords：intelligen traffic light;SPCE061A;countdown ;speech hint

1 引 言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市交通越來越成為人們不可忽視的問題。人、車、路之間的協(xié)調，已經(jīng)成為交通管理部門主要解決的問題。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測、交通信號燈控制與交通疏導的計算機綜合管理系統(tǒng)，他是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。而交通信號燈是常見的交通管理系統(tǒng)［1］。 

本文使用凌陽科技的SPCE061A 單片機以及模擬交通燈控制板，完成十字路口交通燈的模擬控制；采用C語言對SPCE061A 編程，控制交通燈控制板上的LED數(shù)碼管以及雙色LED燈，以符合實際情況的順序進行顯示控制，并對紅綠燈轉換進行語音提示，完成對交通燈控制的模擬。

2 路口交通模型介紹

一個典型的十字路口，分別用1，2，3，4(表示東、南、西、北4方向)表示4個流向的主車道，用L，S，R，P分別表示各主車道的左行車道、直行車道、右行車道以及人行橫道，其實際路口交通示意圖如圖1所示。通過分析得知，除了4個右行車道外，在同一時間，最多只能有兩個車道通行，如1L，1S通行時，其他車道都會被阻斷。所以在設計紅綠燈時，可以兩兩組合，共有4組（如lL-1S，2L-2S，3L-3S，4L-4S）；通行順序如圖2所示。其中，“1-2P”表示1P和2P可以通過路口2通行。

3 交通燈控制系統(tǒng)功能介紹

本方案是一個簡易的交通指示燈控制系統(tǒng)，由一套SPCE061A精簡開發(fā)板（簡稱61板）和一套交通燈模組構成［2］。交通燈模組中每個方向提供四組交通LED燈（包括左轉、直行、右轉、人行道4組），每組交通燈包括紅、黃、綠3個燈，可以實現(xiàn)交通的通行控制；所實現(xiàn)的功能有：

系統(tǒng)有2個狀態(tài)，設置狀態(tài)和顯示狀態(tài)，利用61板的鍵盤的KEY1鍵可以進行2個狀態(tài)間的切換；

在開機時，系統(tǒng)為顯示狀態(tài)，4個路口數(shù)碼管從默認的倒計時時間開始倒計時；當設置狀態(tài)時，利用61板的KEY1~KEY3鍵可以設置各路口直行通行倒計時時間，所設置的路口數(shù)碼管閃爍顯示，各路口的通行時間可以不相等，其中KEY2為加1鍵，KEY3為減1鍵，KEY1為確定鍵；

在顯示狀態(tài)時，交通燈模組的4個LED板的數(shù)碼管進行倒計時；LED板各組的紅綠燈進行交通指示；如果1個LED板上有3個綠燈亮，這時候數(shù)碼管顯示的是通行時間，否則數(shù)碼管顯示的是等待時間；顯示過程中按下KEY1鍵可以重新進入設置狀態(tài)。

4 SPCE061特性簡介

SPCE061A是凌陽科技研發(fā)生產的性價比很高的一款16位單片機，他的語音錄放系統(tǒng)可以非常方便靈活地實現(xiàn)語音的錄放功能，該芯片擁有8路10位精度的ADC，其中一路為音頻轉換通道，并且內置有自動增益電路。這為實現(xiàn)語音錄入提供了方便的硬件條件。2路10精度的DAC，只需要外接功放（SPY0030A）即可完成語音的播放［3］，方便實現(xiàn)系統(tǒng)的語音提示功能。另外凌陽16位單片機具有一套易學易用、效率較高的指令系統(tǒng)和集成開發(fā)環(huán)境。在此環(huán)境中，支持標準C語言，可以實現(xiàn)C語言與凌陽匯編語言的互相調用［4］，并且，提供了語音錄放的庫函數(shù)，只要了解庫函數(shù)的使用，就會很容易完成語音錄放，這些都為軟件開發(fā)提供了方便的條件。

5 交通燈模組V3.0簡介

交通燈模組V3.0包括1塊驅動電路板和4塊LED板。每個方向的1塊LED板有4組交通LED燈（包括左轉、直行、右轉、人行道4組），每組交通燈包括紅、黃、綠3個燈，可以實現(xiàn)交通的通行控制；LED板中每個方向提供兩個數(shù)碼管，可以實現(xiàn)100 s以內的倒計時。

6 系統(tǒng)軟硬件設計

本系統(tǒng)由1套61板和1套交通燈模組構成，系統(tǒng)總體方案連接圖如圖3所示。

SPCE061A通過I/O口控制交通燈模組中各LED板的數(shù)碼管和發(fā)光二極管顯示；61板上的3個鍵KEY1~KEY3可以對各LED板指示的路口通行時間進行設置。

系統(tǒng)硬件連接如圖4，把4個LED板連接到驅動板上，利用3根10pin排線分別連接交通燈模組和61板的J5與J9，J6與J6，J7與J7；連接61板電源，注意要把61板的J5接口選擇為+5 V。

6.1 系統(tǒng)硬件設計

本系統(tǒng)硬件主要由2大模塊組成：控制模塊和交通燈指示模塊。

（1） 控制模塊

本統(tǒng)中控制系統(tǒng)運行的3個按鍵直接使用61板上的KEY1~KEY3。在61板電路中，已經(jīng)和IOA0~2連接。另外，SPCE061A通過I/O口控制交通燈模組的數(shù)碼管的顯示和紅、黃、綠 LED 燈的亮/滅。使用時，可以直接用 10 pin 的排線和交通燈模組驅動板的單片機接口連接。

（2） 交通燈指示模塊

本系統(tǒng)中交通燈指示模塊包括驅動板和 LED板，其中J1~J4為 LED板的接口，使用時，可以直接把 LED板插接在這4個接口上；J5~J7 為單片機接口，使用時可以使用 10 pin 排線直接和 61 板連接。J1 為 LED板和驅動板的接口。本系統(tǒng)中使用的4塊LED 板完全相同，每一個 LED 板與驅動板接口按 a~g，G1~G4 的連接順序進行插接。

6.2 系統(tǒng)軟件設計

本系統(tǒng)有2個狀態(tài)：設置狀態(tài)和顯示狀態(tài)，設置狀態(tài)時通過鍵盤來設置4個路口的通行時間，被設置的路口數(shù)碼管會閃爍顯示；顯示狀態(tài)中又分了東邊路口指示直行通行，南邊路口指示直行通行，西邊路口指示直行通行，北邊路口指示直行通行4個顯示狀態(tài)；4個路口用數(shù)碼管顯示倒計時時間，紅黃綠發(fā)光二極管按照圖1通行示意圖進行亮滅指示。主程序文件，控制系統(tǒng)在兩個狀態(tài)的切換。主程序流程圖如圖5所示。

主程序上電后為顯示狀態(tài)，系統(tǒng)按照默認(25 s)的倒計時時間進行倒計時顯示，從東邊路口通行狀態(tài)開始，按照東、南、西、北的方式順序進行；在顯示的過程中，如果有KEY1鍵按下，則進入設置狀態(tài)。

設置狀態(tài)時，按KEY1進入第一個路口的指示通行時間設置，按KEY2和KEY3進行時間的調整，設置完成后按KEY1切換到下一個路口設置。4個路口都設置完成后，先判斷設置是否正確，如果不正確，返回繼續(xù)設置。

顯示狀態(tài)時，各路口的直行狀態(tài)，其實是圖1通行示意圖4個通行狀態(tài)的其中一個狀態(tài)，所以這個狀態(tài)不但要允許直行通行，同時要允許圖1中各狀態(tài)下其他方向通[LL]行。所以不但要允許東邊路口指示直行通行，也要允許東邊路口左拐和人行道指示通行，還要允許西、北邊路口右拐指示通行。另外，在4個顯示狀態(tài)里，都調用了鍵盤掃描函數(shù)，源程序文件中包括1個key.c文件，他是一個鍵盤掃描文件，包含鍵盤I/O口的初始化和鍵盤掃描函數(shù)；如果KEY1按下，結束顯示狀態(tài)，進入設置狀態(tài)。這也是每次進入一個顯示狀態(tài)前，先判斷是否為顯示狀態(tài)的原因。

每個顯示狀態(tài)的直行通行路口從設置好的通行時間開始倒計時，當?shù)褂嫊r到0時，從其他3個路口的通行時間之和開始倒計時；其他路口正常減1倒計時。

此系統(tǒng)還設計了流量檢測模塊，根據(jù)檢測結果按照程序設定的方式去控制紅綠燈顯示、倒計時和紅綠燈轉換語音

提示。

7 結 語 

本系統(tǒng)以SPCE061A 單片機為控制核心，利用其強大的處理能力，以及豐富的外圍接口，再配合交通燈控制模組板，可以很好地模擬交通燈控制的模型；并且借助SPCE061A 的語音功能，可以方便地為系統(tǒng)加入語音提示的功能，為模擬系統(tǒng)的人性化方面提供了一個解決方案。

SPCE061A片內有32 k的FLASH ROM，本系統(tǒng)完成設計所需的所有功能，僅占用一半FLASH資源。可見可擴展的空間還是非常大的，如再擴展外圍模塊，則可以模擬更加復雜的模型。 

參 考 文 獻

［1］凌陽科技．凌陽16位單片機開發(fā)實例［M］．北京：北京航天航空大學出版社，2006.

［2］凌陽科技．61板使用說明書\\[S\\]．2005.

［3］譚浩強．C程序設計［M］．北京：清華大學出版社，1999.

［4］羅亞非．凌陽16位單片機應用基礎［M］.北京：北京航空航天大學出版社，2003.

［5］薛均義．凌陽16位單片機原理及應用［M］.北京:北京航空航天大學出版社，2003.

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。