李永睿等

【摘要】 行人過街語(yǔ)音提示器是交通信號(hào)燈的重要組成部分，論文設(shè)計(jì)了一種基于STC11F01單片機(jī)為核心的盲人過街語(yǔ)音提示系統(tǒng)，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(tǒng)使用簡(jiǎn)單，可靠性高，成本低，可廣泛應(yīng)用于道路交叉口。

【關(guān)鍵字】 行人過街 語(yǔ)音提示器 單片機(jī)一、引言

行人過街語(yǔ)音提示器是一種用于配合人行紅綠燈使用的行人過街語(yǔ)音提示裝置，紅綠燈是從視覺上提醒行人安全過街，語(yǔ)音提示器從聽覺上提醒行人安全過街，把兩者結(jié)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(yǔ)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(dú)立鋪設(shè)電纜，增加了施工成本。②不能分時(shí)段工作，這樣在晚上居民休息時(shí)間會(huì)擾民。

針對(duì)以上問題，論文通過設(shè)置功能控制模塊、時(shí)鐘控制模塊、電源模塊、語(yǔ)音集成模塊、功率放大模塊，較好地解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的不足。

二、行人過街語(yǔ)音提示器總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)由單片機(jī)模塊、時(shí)鐘模塊、電源模塊、語(yǔ)音模塊等組成。其中，單片機(jī)模塊是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，它采集信號(hào)燈當(dāng)前的紅綠信號(hào)，控制語(yǔ)音模塊發(fā)出不同的提示聲音。時(shí)鐘模塊提供給單片機(jī)模塊當(dāng)前時(shí)間，系統(tǒng)可根據(jù)用戶需求在晚上停止提示，避免擾民。電源模塊從信號(hào)燈就地取電，給系統(tǒng)供電。

三、行人過街語(yǔ)音提示器硬件設(shè)計(jì)

3.1控制模塊

如圖1所示，論文采用增強(qiáng)型8051內(nèi)核的單片機(jī)STC11F01作為系統(tǒng)的控制核心，其工作頻率為0～35MHz，具有速度快、強(qiáng)抗干擾、強(qiáng)抗靜電等優(yōu)點(diǎn)。既能滿足系統(tǒng)功能的需求，又能滿足惡劣環(huán)境的要求。

圖1中，INT0、INT1分別采集信號(hào)燈紅、綠狀態(tài)。P3.4和P3.5模擬I2C接口與時(shí)鐘芯片通訊，獲取當(dāng)前時(shí)間。S1、S2、S3、S4組合成一個(gè)4位的地址，該地址是語(yǔ)音模塊內(nèi)部語(yǔ)音文件的地址，決定了調(diào)用哪段語(yǔ)音。

3.2電源模塊

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

3.3時(shí)鐘模塊

時(shí)鐘模塊給單片機(jī)提供實(shí)時(shí)時(shí)間，系統(tǒng)在不同時(shí)段開啟或關(guān)閉語(yǔ)音提示。如圖3所示，論文選用高精度、低成本實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS3231，該芯片采用I2C接口與單片機(jī)通訊，外接60mAh，3.6V扣式鎳氫充電電池，保證時(shí)鐘芯片供電。

3.4語(yǔ)音模塊

采用高性能的嵌入512K/256位EPROM的標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的OTP語(yǔ)音芯片AP8921，該芯片基于6Khz的采樣率和4位ADPCM壓縮，能存儲(chǔ)21/10秒長(zhǎng)度的語(yǔ)音信息。采用D/A輸出，通過晶體管驅(qū)動(dòng)喇叭。

由于芯片的輸出功率較小，不能直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，因此，如圖5所示，電路中設(shè)置了一個(gè)音頻功率放大器LM386，使功率放大到驅(qū)動(dòng)揚(yáng)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(yǔ)音輸出的品質(zhì)。

四、行人過街語(yǔ)音提示器軟件設(shè)計(jì)

控制模塊是整個(gè)行人過街語(yǔ)音提示器的核心。單片機(jī)STC11F01上電后，首先設(shè)置采集紅、綠信號(hào)引腳INT0，INT1的中斷觸發(fā)電平并對(duì)語(yǔ)音芯片AP8921初始化。當(dāng)前時(shí)間是從時(shí)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(gè)I/O口P3.4和P3.5模擬I2C接口。紅、綠信號(hào)由兩個(gè)中斷INT0和INT1采集，當(dāng)人行燈紅燈亮?xí)r，INT0中斷觸發(fā)，程序進(jìn)入中斷處理函數(shù)，調(diào)用紅燈語(yǔ)提示語(yǔ)音程序，綠燈亮?xí)r處理流程參照上述方法。

五、結(jié)論

本文針對(duì)目前市場(chǎng)上的行人過街語(yǔ)音提示器存在的不足，設(shè)計(jì)了基于STC11F01為控制核心的語(yǔ)音提示器，并給出了詳細(xì)的硬件電路設(shè)計(jì)圖和軟件程序流程。實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)的可行性和可靠性。