基于STC單片機的行人過街語音提示器設計與實現

李永睿等

【摘要】 行人過街語音提示器是交通信號燈的重要組成部分，論文設計了一種基于STC11F01單片機為核心的盲人過街語音提示系統，能夠從聽覺上提醒行人安全過街，減少行人闖紅燈行為。該系統使用簡單，可靠性高，成本低，可廣泛應用于道路交叉口。

【關鍵字】 行人過街 語音提示器 單片機一、引言

行人過街語音提示器是一種用于配合人行紅綠燈使用的行人過街語音提示裝置，紅綠燈是從視覺上提醒行人安全過街，語音提示器從聽覺上提醒行人安全過街，把兩者結合起來，既能夠有效治理行人闖紅燈效果，又能夠幫助盲人安全過街。

目前市面上使用的語音提示器存在以下問題：①需要額外工作電源供電，這樣需要獨立鋪設電纜，增加了施工成本。②不能分時段工作，這樣在晚上居民休息時間會擾民。

針對以上問題，論文通過設置功能控制模塊、時鐘控制模塊、電源模塊、語音集成模塊、功率放大模塊，較好地解決了現有技術存在的不足。

二、行人過街語音提示器總體設計

系統由單片機模塊、時鐘模塊、電源模塊、語音模塊等組成。其中，單片機模塊是整個系統的控制核心，它采集信號燈當前的紅綠信號，控制語音模塊發出不同的提示聲音。時鐘模塊提供給單片機模塊當前時間，系統可根據用戶需求在晚上停止提示，避免擾民。電源模塊從信號燈就地取電，給系統供電。

三、行人過街語音提示器硬件設計

3.1控制模塊

如圖1所示，論文采用增強型8051內核的單片機STC11F01作為系統的控制核心，其工作頻率為0～35MHz，具有速度快、強抗干擾、強抗靜電等優點。既能滿足系統功能的需求，又能滿足惡劣環境的要求。

圖1中，INT0、INT1分別采集信號燈紅、綠狀態。P3.4和P3.5模擬I2C接口與時鐘芯片通訊，獲取當前時間。S1、S2、S3、S4組合成一個4位的地址，該地址是語音模塊內部語音文件的地址，決定了調用哪段語音。

3.2電源模塊

如圖2所示，系統從人行燈就地取電，紅、綠人行燈交替通電時，220VAC交替經過變壓器TR1、TR2降壓、整流橋DB107整流、穩壓芯片LM7812，輸出直流12V，給功率放大器供電。直流12V經過穩壓芯片LM7805降壓為5V直流，給單片機供電。

3.3時鐘模塊

時鐘模塊給單片機提供實時時間，系統在不同時段開啟或關閉語音提示。如圖3所示，論文選用高精度、低成本實時時鐘芯片DS3231，該芯片采用I2C接口與單片機通訊，外接60mAh，3.6V扣式鎳氫充電電池，保證時鐘芯片供電。

3.4語音模塊

采用高性能的嵌入512K/256位EPROM的標準CMOS工藝的OTP語音芯片AP8921，該芯片基于6Khz的采樣率和4位ADPCM壓縮，能存儲21/10秒長度的語音信息。采用D/A輸出，通過晶體管驅動喇叭。

由于芯片的輸出功率較小，不能直接驅動揚聲器，因此，如圖5所示，電路中設置了一個音頻功率放大器LM386，使功率放大到驅動揚聲器的要求。LM386采用差分輸入，并在輸入端接電位器控制音量。LM386的放大端增加電容濾波，消除噪聲的干擾，，提高語音輸出的品質。

四、行人過街語音提示器軟件設計

控制模塊是整個行人過街語音提示器的核心。單片機STC11F01上電后，首先設置采集紅、綠信號引腳INT0，INT1的中斷觸發電平并對語音芯片AP8921初始化。當前時間是從時鐘芯片DS3231中通過I2C接口讀取的，由于STC11F01沒有I2C接口，論文用兩個I/O口P3.4和P3.5模擬I2C接口。紅、綠信號由兩個中斷INT0和INT1采集，當人行燈紅燈亮時，INT0中斷觸發，程序進入中斷處理函數，調用紅燈語提示語音程序，綠燈亮時處理流程參照上述方法。

五、結論

本文針對目前市場上的行人過街語音提示器存在的不足，設計了基于STC11F01為控制核心的語音提示器，并給出了詳細的硬件電路設計圖和軟件程序流程。實際應用驗證了該設計的可行性和可靠性。