智能行人过街提示器的制作方法

本发明涉及一种智能行人过街提示器，尤其是一种配合人行信号灯使用的行人过街语音提示器，属于智能交通系统人行信号灯技术领域。

背景技术：

现有技术中，人行过街提示器主要辅助配合交通人行信号灯使用，根据信号灯红绿状态，在人行绿灯状态时发出固定频率敲击声，给盲人或不便行动的行人给予及时提醒，安全通过交通路口。

目前，人行过街提示器的敲击声一般由机械振动产生，而机械振动产生的提示音不清晰，特别在交通流量和杂音较多的情况下，更不容易听清楚。而且机械振动产生的提示音，由硬件电路波形发生器产生，频率固定，如客户需要更改，则电路改动较大。目前个别传统保守城市仍在采用这种模式的机械敲击器，一些经济高速发展城市已采用语音芯片提示器。中国公开专利文献cn203386366u针对此弊端，提出一种实用新型专利《一种语音提示器和交通灯》，文献提出由语音芯片代替机械敲击振动，但是此专利只是针对提示器敲击声进行改进，没对提示器语音开启方式及其提示音音量调节等其他方面进行改进。

传统的人行过街提示器，硬件电路简单，无语音输出判断，24小时语音一直输出，扰乱居民生活和学习。随着时代发展，有些提示器产品设计逐渐加入了定时器，能分时段进行语音输出，比如中午或晚上关闭语音，其他时段开启语音。中国公开专利文献zl200620145342.3提出一种实用新型专利《人行过街语音提示器》，文献提出加入定时器，系统能分时段语音输出、分时段音量调节。但是此方案仍不能满足当代现代化发展要求，一方面，随着城市规模的发展，闹市区车流量大、噪声严重；偏僻郊区车流量少、安静。如果提示器产品都采用定时器分时段工作改变音量大小，郊区居民仍觉得过街提示器给他们生活带来干扰，而闹市区盲人或行动不便人士由于环境噪声特别大，难以辩清提示音，导致危险过马路。另一方面，定时器会产生时间累积误差，当安装几年后，语音输出时段点偏差到休息时段，仍会扰民。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种智能行人过街提示器，能够实现智能语音开启和环境自适应音量功能。

按照本发明提供的技术方案，所述智能行人过街提示器，其特征是：包括单片机处理控制器、超声检测模块、环境噪声检测模块、隔离采样模块、语音集成模块、音量调节模块、功率放大模块、以及为上述模块供电的电源模块；

所述隔离采样模块的输入端连接红灯信号和绿灯信号，隔离采样模块的输出端连接至单片机处理控制器；所述隔离采样模块对红灯信号、绿灯信号进行隔离采样，产生红、绿采样电平信号，并发送至单片机处理控制器；

所述超声检测模块的输出端连接单片机处理控制器，超声检测模块用于检测人行信号灯检测区域是否有行人在等待，并产生相应的高低电平信号发送至单片机处理控制器，单片机处理控制器根据电平信号决定是否开启语音集成模块；

所述环境噪声检测模块的输出端连接单片机处理控制器，环境噪声检测模块采集环境声音信号发送至单片机处理控制器，单片机处理控制器将采集的环境声音信号进行模数转换并进行判断确定是否需要对音量调节模块进行音量调节；

所述语音集成模块的电平触发放音端口连接单片机处理控制器，语音集成模块的音频输出端连接音量调节模块的采样输入端；所述音量调节模块的数据端口和时钟端口连接单片机处理控制器，音量调节模块的输出端连接功率放大模块的输入端，功率放大模块的输出端连接扬声器。

进一步的，所述超声检测模块采用收发一体化超声波检测模块。

进一步的，所述环境噪声检测模块包括咪头。

进一步的，所述语音集成模块采用语音芯片，语音芯片内部00h开始地址存放700hz正弦波音频。

进一步的，所述音量调节模块采用电子音量芯片。

进一步的，所述功率放大模块采用tda2030型音频功率放大器。

进一步的，所述电源模块的dc12v输出端连接功率放大模块；dc12v经dc-dc稳压器稳压成dc5v，供单片机处理控制器、超声检测模块、环境噪声检测模块、隔离采样模块、语音集成模块和音量调节模块工作。

本发明所述智能行人过街提示器摒弃定时器定时段语音输出技术，摒弃机械敲击音频技术，在传统技术上进行改进，增加超声采集模块和环境噪声检测模块，增加语音集成模块，较好的解决了现有产品技术中的不足，从而完全实现智能语音输出和音量调节，而非固定时段式语音输出和音量调节。

附图说明

图1为本发明所述智能行人过街提示器的框图。

图2为本发明所述智能行人过街提示器的工作流程图。

附图标记说明：11-电源模块、12-单片机处理控制器、13-超声检测模块、14-环境噪声检测模块、15-隔离采样模块、16-语音集成模块、17-音量调节模块、18-功率放大模块、n-零线、lr-红灯信号、lg-绿灯信号。

具体实施方式

下面结合具体附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明所述智能行人过街提示器包括单片机处理控制器12、电源模块11、超声检测模块13、环境噪声检测模块14、隔离采样模块15、语音集成模块16、音量调节模块17和功率放大模块18。

所述电源模块11采用ac-dc反击式开关电源模式，进行恒定电压dc12v输出；所述电源模块11包括in4007型整流二极管和开关电源芯片，电源模块11的输入端连接零线n、红灯信号lr和绿灯信号lg，红灯信号lr、绿灯信号lg和零线n通过in4007型整流二极管进行整流滤波，开关电源芯片采用l6561，开关电源芯片将输出负载电压与输入电压相乘，确定电感电流峰值，开关电源芯片的gd脚进行pwm模式输出，pwm模式能调节外置mos管占空比，从而达到dc12v恒压稳压输出，dc12v给功率放大模块18供电，dc12v再经过dc-dc稳压器稳压成dc5v，供单片机处理控制器12、超声检测模块13、环境噪声检测模块14、隔离采样模块15、语音集成模块16和音量调节模块17工作。

所述隔离采样模块15采用pc814对红灯信号lr、绿灯信号lg进行隔离采样，产生红、绿采样电平信号，发送至单片机处理控制器12的i/o口。

所述超声检测模块13采用收发一体化超声波检测模块，能提供25cm-450cm非接触式距离感测功能，测距精度可高达3mm；所述超声检测模块13检测人行信号灯检测区域是否有行人在等待，将不同的高低电平信号发送至单片机处理控制器12的i/o口，无行人时超声检测模块13发出低电平信号，有行人时超声检测模块13发出高电平信号；所述单片机处理控制器12通过该i/o口高低电平状态，决定是否开启语音集成模块16输出。

所述环境噪声检测模块14包括咪头mic，咪头mic通过膜片将声信号转换成电信号，咪头mic的输出端连接lm258型运算放大器的同相输入端3脚，lm258型运算放大器的反相输入端2脚对输出端1脚跨接100k电阻，对地串接1k和10uf电容，这样将咪头mic采集的声音交流电信号进行100倍放大，同时通过反相输入端2脚的10uf电容将同相输入端3脚产生的直流信号过滤，进行输出端1脚交流输出。lm258型运算放大器的输出端1脚输出时，需先电容交流耦合，再经二极管整流，至单片机处理控制器12的模数转换i/o口；单片机处理控制器12通过模数转换器把采集的环境声音模拟信号转换成数字信号，对数字信号进行阈值判断，确定是否需要对音量调节模块17进行音量调节。

所述语音集成模块16采用高保真语音芯片，语音信息保持100年不丢失；语音集成模块16的电平触发放音端口通过高低电平状态控制语音播放，音频输出端进行音频输出，语音集成模块16内部00h开始地址存放700hz正弦波音频。所述语音集成模块16播放音频的条件为：（1）单片机处理控制器12通过隔离采样模块15检测到当前人行信号灯状态是绿灯；（2）单片机处理控制器12通过超声检测模块13检测到人行信号灯检测区域有行人等待；在满足条件（1）和（2）时，单片机处理控制器12的i/o触发低电平，开启语音集成模块16的播放功能，通过语音芯片的音频输入端进行语音播放。

所述音量调节模块17采用电子音量芯片进行调音，电子音量芯片采用串行控制方式，电子音量芯片的采样输入端连接语音集成模块16的音频输出端，电子音量芯片在时钟下改变输入声道输出值，电子音量芯片的输出端连接功率放大模块18的输入端；单片机处理控制器12进行阈值判断，如果需要调节音量，单片机处理控制器12控制音量调节模块17的数据端口和时钟端口，改变电子音量芯片的输出端的输出值；如果不需要调节音量，单片机处理控制器12写入电子音量芯片数据端口的数值不变，电子音量芯片的输出端的输出值不变；由于电子音量芯片的输出端连接功率放大模块18的输入端，所以功率放大模块18的音频输入随电子音量芯片的输出端变化。

所述功率放大模块18采用tda2030型音频功率放大器，该音频功率放大器具有体积小、输出功率大、失真度小等优点。所述功率放大模块18的输入端（tda2030的同相输入1脚）连接音量调节模块17的输出端，跟随语音输出变化；tda2030的反相输入2脚与输出4脚间设置固定放大倍数，将同相输入1脚信号60倍放大，输出4脚输出，输出时串联大容量电容，进行耦合放大后的音频信号到扬声器y。

所述单片机处理控制器12对隔离采样模块15、环境噪声检测模块14、超超声检测模块13进行输入检测，智能控制行人过街提示器的语音输出和音量调节。

本发明所述智能行人过街提示器地工作流程，如图2所示，包括：

（1）对当前人行信号灯状态进行采样，判断是否是绿灯状态，如果否，直接返回至开始；如果是，进入步骤（2）；

（2）通过超声检测模块13判断产生的行人感应开关信号，如果无信号产生，直接返回至开始；如果有，进入步骤（3）；

（3）通过环境噪声检测模块14判断环境噪声是否有变化，此时要注意进行多次采集并量化，排除干扰因素，如果音量发生变化，单片机处理控制器12改变电子音量芯片的数据值，改变电子音量芯片音量输出；如果无变化，数据值不改变，维持原先音量输出。

本发明具有的以下良好的优越性：

（1）超声检测模块集收发功能于一体，它不存在红外检测易受光、温度等干扰现象，也不存在雷达检测采用电磁波易被电子产品干扰现象，超声波采用声波，具有良好的方向性和穿透性，属于目前比较可靠的一种检测技术。

超声检测模块嵌入于行人过街提示器内，安装提示器时请将超声检测模块对准行人等候监控区域，如果监控区域检测到有行人，模块开启行人感应开关信号，单片机检测到此开关信号后，开启语音集成模块的语音输出。

（2）环境噪声检测模块采用驻极体电容式麦克风，俗称咪头，通过膜片振动，将环境的声音信号转换为电信号，由于这个信号非常微弱，内阻非常高，不能直接使用，需要通过运放将阻抗进行变换和放大。

环境噪声模块通过咪头对环境声贝进行采样，将转换后模拟电压信号用运放送至单片机，单片机内部采用模数转换器，进行模数转换，转换后单片机控制音量调节模块，改变音量输出。