基于紅外熱釋電傳感器的智能交通勸導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電子警察的出現(xiàn)有效控制了機(jī)動(dòng)車闖紅燈的現(xiàn)象，但人行道上行人及自行車違規(guī)的問(wèn)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(chǎng)指揮，一方面增加了城市交通管理費(fèi)用；另一方面，受時(shí)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(dòng)檢測(cè)交通信號(hào)燈及行人運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，通過(guò)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(guò)馬路，若發(fā)現(xiàn)有人闖紅燈，系統(tǒng)可自動(dòng)給予語(yǔ)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(shí)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(jì)

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(cè)模塊、行人狀態(tài)檢測(cè)模塊及語(yǔ)音提示模塊三部分組成。

其中，交通燈狀態(tài)檢測(cè)模塊采用光頻轉(zhuǎn)換顏色傳感器TCS3200設(shè)計(jì)，用來(lái)檢測(cè)交通燈的狀態(tài)，自動(dòng)識(shí)別當(dāng)前紅綠燈所亮的顏色；行人狀態(tài)檢測(cè)模塊采用紅外熱釋電傳感器設(shè)計(jì),用來(lái)檢測(cè)是否有行人通過(guò)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(lái)綜合判定是否有行人違規(guī)；語(yǔ)音提示模塊采用ISD1700語(yǔ)音錄放芯片設(shè)計(jì)，用來(lái)儲(chǔ)存并播放語(yǔ)音，完成對(duì)行人的語(yǔ)音提示。

1.1 交通燈狀態(tài)檢測(cè)電路設(shè)計(jì)

交通燈狀態(tài)檢測(cè)電路用于識(shí)別當(dāng)前交通燈信號(hào)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(cè)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(shí)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。基于TCS3200的交通燈狀態(tài)檢測(cè)電路如圖2所示。

采用微控制器P89LPC917作為CPU，通過(guò)LPC917的計(jì)數(shù)器端口0對(duì)顏色傳感器TCS3200輸出的頻率信號(hào)計(jì)數(shù)，采用定時(shí)器1產(chǎn)生定時(shí)時(shí)基，通過(guò)計(jì)數(shù)器0和定時(shí)器1完成顏色傳感器輸出信號(hào)的頻率測(cè)量。TCS3200的典型輸出頻率范圍從2 Hz～500 kHz，通過(guò)引腳S0、S1可選擇不同的輸出頻率比例因子(100%、20%、2%)，對(duì)輸出頻率的范圍進(jìn)行調(diào)整，使TCS3200的輸出頻率范圍和微控制器LPC917的測(cè)頻電路相匹配。通過(guò)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(cè)量時(shí)，依次選通紅、綠、藍(lán)三種顏色濾波器，然后對(duì)TCS3200的輸出頻率進(jìn)行測(cè)量，可得到相應(yīng)的RGB值，進(jìn)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(cè)和識(shí)別。