基于信號檢測的行人過街安全裝置★

楊曉東 劉 秀 謝思源 李國華 高志翔 雷國慶 李洪濤

(東北林業大學交通學院，黑龍江 哈爾濱 150040)

現階段我國交通情況較為復雜，交通管理水平尚不完善，尤其是行人與機動車的矛盾尤為沖突，“中國式過馬路”現象較為普遍，而且交通信號燈不能盡善盡美地約束過街行人遵守交通法規，導致了交通通行效率較低。目前，針對行人過街的研究以及行人過街安全裝置的設計并不完善，國內外對行人過街的研究逐漸深入，比如混合交通條件下的行人過街模型的建立[1],研究的人行橫道設施[2]，信號交叉口行人過街方法改善[3]，基于單片機的語音提示器的設計[4]等，現有的人行橫道安全裝置提示裝置的關鍵問題大多是單一的語音提示欄，紅綠燈等，存在不能檢測是否有行人通過、提示效果不理想、裝置易被過街行人忽視等問題。本文基于人體紅外檢測裝置檢測紅燈時是否有行人通過，以單片機為控制核心，同時集成語音提示模塊和阻行桿(或物理閘門)，對闖紅燈的行人進行語音提醒和阻攔以保障行人過街的安全[2]。

1 裝置的總體設計

1.1 行人過街安全裝置可實現的功能

采用行人過街語音提示柱，當紅燈亮時，用溫暖的語言，以提醒行人遵守交通法規，橫穿馬路。當行人砸闖紅燈，啟動人體紅外感應裝置，將接收到的信號傳給單片機，單片機對信號進行處理后，控制阻攔桿(或物理閘門)對行人進行阻攔，并同時啟動語音提示系統對行人進行提醒警告[3]。本行人過街安全裝置應滿足如下要求：

1)在人行燈綠燈亮起時，人體紅外傳感器關閉，行人從過街語音提示柱經過，但語音提示柱不會發出語音提示；當人行燈紅燈亮起時，人體紅外傳感器開啟，同時語音提示模塊用溫馨的語言提示行人不要闖紅燈。2)通過人體紅外傳感器檢測是否有行人通過，同時將信號傳遞給單片機，檢測是否有行人闖紅燈。3)當檢測到有行人闖紅燈時，單片機控制語音提示模塊，語音提示模塊用蜂鳴式報警聲音對闖紅燈者進行提示警告，同時阻行桿(或物理閘門)啟動，對闖紅燈的行為進行阻攔，保障行人的安全。

1.2 總體設計思路

行人過街安全系統由以下幾個部分組成，其中有語音提示列中，人體紅外線傳感器模塊，單芯片控制模塊，語音提示模塊，拖動條模塊等。本系統工作過程包括：當人行燈綠燈亮起時，行人經過語音提示柱，語音提示柱不進行語音提示。當紅燈亮時，用溫暖的語言，以提醒行人遵守交通法規，橫穿馬路。與此同時，激活紅外線檢測模塊，用于檢測是否有行人紅光。當檢測到行人紅光，紅外線檢測模塊發送檢測信號到單芯片控制模塊。單片機進行一定的處理之后，將相應的信息傳送給執行模塊，語音提示模塊用蜂鳴式報警聲音對闖紅燈者進行提示警告，同時阻行桿(或物理閘門)啟動，阻攔闖紅燈者。裝置系統總體組成如圖1所示。

2 硬件系統設計

2.1 行人過街語音提示柱

行人過街語音提示柱選用SW-PCC-V，它可以連接到220 V的信號光的輸入線[4]。當綠色信號光接通，行人可以正常通過語音提示列。語音提示柱不會發出語音提示；當人行燈紅燈亮起時，語音提示欄用溫暖的語言提醒行人遵守交通法規和過馬路。不要粉碎紅燈。您可以設置語音提示欄的工作時間，使其在深夜時不工作，避免出現深夜發出的聲音擾民的現象。

2.2 人體紅外檢測模塊

該模塊可以檢測是否有行人闖紅燈。人體紅外檢測模塊采用HC-SR501，該模塊是基于紅外線技術的自動控制模塊，采用德國原裝進口的LHI778探頭設計，靈敏度高、可靠性強，超低電壓工作模式，廣泛應用于各類自動感應電器設備，尤其是干電池供電的自動控制產品。當有人進入其感應范圍則輸入高電平，人離開感應范圍則自動延時關閉高電平，輸出低電平。

2.3 單片機控制模塊

本設計控制芯片采用ARDUINO單片機，ARDUINO是一款便捷靈活、方便上手的開源硬件產品，具有豐富的接口，有數字I/O口，模擬I/O口，同時支持SPI，IIC，UART串口通信，其低功耗的特點也成為本設計的首選控制芯片[5]。

3 結語

本設計對一種基于單片機過路行人安全系統的研究和結構的探索，工作原理，硬件電路和軟件系統。首先，對該系統的設計要求進行了分析。主模塊包括語音提示列中，人體紅外線傳感器模塊，單芯片控制模塊，語音提示模塊，阻行桿模塊等,對硬件電路用Multismi進行設計及仿真,應用軟件Keil u Vision4進行軟件設計,然后應用Multismi和Keil u Vision4進行調試與仿真。經過不斷調試,設計成品實現對闖紅燈的行人進行語音提醒和阻攔，保障行人過街的安全。該行人過街安全系統成本低、可大量生產安裝、易實現、結構簡單,具有一定的實用價值。