CN1160675C - 交通信号声讯器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交通信号声讯器，采用微处理器接受信号检测电路传来的信号，经处理后由扬声器发出与交通灯人行灯所处状态相应的声讯信号，拾音器收集现场环境噪音，信号检测放大电路对环境噪音进行检测放大后经模数转换，输入微处理器，微处理器输出一个信号控制音量调节电路，使扬声器发出一个相对于环境噪音有一定音量的声讯信号，这样就利用声讯信号提醒、警示过马路的人，要快速、安全通过马路，本发明广泛适用于路口交通信号灯上。

Description

交通信号声讯器

本发明涉及一种交通信号装置，特别是一种交通信号声讯器。

随着经济高速发展，汽车日益增多，交通越来越拥挤，行人横过马路时险象环生，而目前在各城市平面道路上，行人横过马路都是靠斑马线两端的人行交通信号灯来提示的，红灯表示禁止行人通行，绿灯表示允许行人通行，绿灯闪烁表示绿灯快要结束，催促路中的行人加速通过；人行交通信号灯仅仅是从视觉上对行人进行提示，而对有视觉障碍的行人如盲人和色盲者等则不能起到提示的作用，况且有的行人过马路时漫不经心，不去观察人行交通信号灯所处状态，酿发许多交通事故。

本发明正是针对上述情况提供一种交通信号声讯器，通过利用声讯信号警示行人安全通过马路。

本发明是这样来实现上述目的的：包括微处理器MPU、信号检测电路、隔离输出电路、声音信号产生电路、功率放大电路和扬声器，信号检测电路对交通灯人行灯的绿灯信号进行检测，微处理器MPU接收到信号检测电路传来交通灯人行灯所处状态，如为人行交通信号灯绿灯工作周期，则微处理器MPU通过隔离输出电路使人行灯的红灯灭，并控制声音信号产生电路发出人行灯的绿灯周期相应的语音和\或声讯提示，在人行灯的绿灯工作周期内，微处理器MPU不断检测人行灯的绿灯信号，如果有人行灯的绿灯闪烁结束信号，则微处理器MPU控制声音信号产生电路发出对应人行灯的绿灯闪烁期间的语音和\或声讯信号，直到人行灯的红灯周期开始，经功率放大电路处理后由扬声器发出声讯信号；如为人行交通信号灯红灯工作周期，则微处理器MPU通过隔离输出电路先使人行灯的红灯亮，接着微处理器MPU控制声音信号产生电路发出人行灯的红灯周期相应的与人行灯的绿灯周期的语音和\或声讯提示相区别的语音和\或声讯提示，或者在人行灯的红灯周期不发出语音和\或声讯信号，经功率放大电路处理后由扬声器发出或不发出信号，直到人行灯的红灯周期结束。原交通灯人行灯红灯电源经整流稳压给上述电路提供直流电源。

拾音器收集现场环境噪音，信号检测放大电路在语音和\或声讯提示的间隙对环境噪音进行检测放大后经模数转换，输入微处理器MPU，微处理器MPU输出一个信号控制位于声音信号产生电路与功率放大电路之间的音量调节电路，使扬声器发出一个相对于环境噪音有一定音量的声讯信号。

由于本发明采用微处理器接受信号检测电路传来的信号后，微处理器控制声音信号产生电路产生相应信号，经功率放大电路处理后由扬声器发出，拾音器收集现场环境噪音，信号检测放大电路在语音和\或声讯提示的间隙对环境噪音进行检测放大后经模数转换，输入微处理器，微处理器输出一个信号控制位于声音信号产生电路与功率放大电路之间的音量调节电路，使扬声器发出一个相对于环境噪音有一定音量的声讯信号，这样就利用声讯信号提醒、警示有视觉障碍的行人如盲人、色盲者、过马路时漫不经心的人，要快速、安全通过马路。

下面结合附图对本发明作具体详细描述。

图1是本发明的电路原理方框图；

图2是本发明的储存在微处理器内的程序流程图；

图3是本发明的电路原理图。

参照图1，包括微处理器MPU、信号检测电路、隔离输出电路、声音信号产生电路、功率放大电路和扬声器，信号检测电路对交通灯人行灯绿灯信号进行检测，微处理器MPU接收到信号检测电路传来的信号后，控制声音信号产生电路产生相应信号，经音量调节电路、功率放大电路处理后由扬声器发出声讯信号，微处理器通过隔离输出电路控制红灯的工作状态，原交通灯人行灯红灯电源经整流稳压给上述电路提供直流电源。

拾音器采集现场环境噪音，信号检测放大电路在语音和\或声讯提示的间隙对环境噪音进行检测放大再经模数转换后，输入微处理器MPU。微处理器MPU根据模数转换值的大小，输出一个信号，控制位于声音信号产生电路与功率放大电路之间的音量调节电路，使扬声器发出一个相对于环境噪音有一定音量的声讯信号。

系统上电后初始化，然后检测绿灯信号，若此时绿灯为亮，则微处理器MPU控制发出提示行人通过的例如间断声讯信号；若绿灯为闪烁，则微处理器MPU控制发出提示行人绿灯快要结束的例如急促间断音频信号；若此时红灯为亮，则微处理器MPU控制发出人行红灯周期相应的与人行绿灯周期的语音和\或声讯提示相区别的语音和\或声讯提示，或者在人行红灯周期不发出语音和\或声讯信号，直到人行红灯周期结束，提示行人禁止通行；同时，微处理器MPU开始在语音和\或声讯提示的间隙对环境噪声进行A/D采样，并对A/D数据进行数字滤波，处理后的A/D值作为当前路口环境噪声大小的度量，从而确定音频提示信号的大小，即与环境噪声的大小成正比。

参照图2，微处理器MPU内部工作程序的流程是这样的：微处理器MPU上电后，首先进行初始化；接下检测绿灯信号：1、如此间为人行交通信号灯绿灯工作周期，则微处理器MPU使人行红灯灭，发出人行绿灯周期相应的语音和\或声讯提示，直到绿灯周期结束。在绿灯周期内，微处理器MPU不断检测绿灯信号，如果有绿灯闪烁结束信号，则微处理器MPU控制声讯器发出对应绿灯闪烁期间的声讯信号，如急促间断音频信号，直到红灯周期开始；同时还要检测绿灯闪烁信号是否结束，是则立刻转入红灯工作周期。2、如此间为人行交通信号灯红灯工作周期，则微处理器MPU先使红灯亮，接着发出红灯周期相应的与绿灯周期的语音和\或声讯提示相区别的语音和\或声讯提示，或者在红灯周期不发出语音和\或声讯信号；直到红灯周期结束。与此同时，微处理器MPU一方面不断检测绿灯信号，另一方面还在红灯周期相应的语音和\或声讯提示的间隙进行环境噪声的采样，并在红灯周期结束前将多次采样值进行处理，确定下一绿灯周期发音的响度。如果检测到红灯周期结束即绿灯周期开始的信号，则进入绿灯工作周期；之后，在微处理器MPU内部工作程序的控制下，在上述1、2两过程中周期工作。

参照图1、图3，交流220V绿灯信号经信号检测电路模块转换为TTL电平信号，输入微处理器MPU，微处理器MPU根据此信号确定此时人行路灯的工作情况，发出相应的声音信号；微处理器MPU通过隔离输出电路模块控制红灯的工作状态；由声音信号产生电路、音量调节电路，音频功率集成块及扬声器等组成声音信号扩放功能模块；其中音频信号由微处理器MPU产生，语音信号由语音芯片IC8产生，并由微处理器MPU控制输出；微处理器MPU在对环境噪声强度的计算分析之后，通过音量调节电路调节声音信号的大小，再将信号送到功率集成块及扬声器电路中，发出响度适中的声音；拾音器及信号检测放大电路、模数转换器组成环境噪声检测模块。环境噪声经拾音器转换为电信号后，经音频放大、滤波后，形成一0～4V的与声强相关的信号，经模数转换器转为数字信号进入微处理器MPU；微处理器MPU为本系统的中心，系统在它的程序控制下周期工作，微处理器MPU为AT89C2051。

电源模块给整个系统提供一稳定的5V电源，为除集成块IC11以外的所有芯片供电。其220V/AC输入端，一端接原信号机红灯输出端，另一端接零线。+5V与微处理器MPU的20脚，集成块IC2的8脚，集成块IC4的1、8脚，集成块IC5的8脚，集成块IC6的6脚，集成块IC7的3、7、8脚，集成块IC8的11脚，集成块IC9的8脚，集成块IC10的8脚及电阻R1、R4、R6、R16、R17、R18、R22的一端相接，并接到固态继电器SSR的正控制端；5V电源负极为系统地，分别与微处理器微处理器MPU的10脚，集成块IC2的4脚、集成块IC3的4脚，集成块IC4的3、4脚，集成块IC5的4脚，集成块IC6的2、4脚，集成块IC7的4脚，集成块IC8的8、10脚，集成块IC9的4脚，集成块IC10的4、6脚，集成块IC11的3脚及电阻R5、R9、R11、R15、R20、R23和C1、C2、C3、C4的一端及三极管T1的发射极相接。集成块IC2为LM358，集成块IC3为4N27，集成块IC4为模数转换器TLC549，集成块IC5为双运放LM358，内有IC5a、IC5b两个运算放大器。音频放大集成块IC6为LM386，集成块IC7为X25128，集成块IC8为语音芯片MSP53C391，集成块IC9为双运放LM358，内含IC9a、IC9b两个运算放大器。集成块IC10为串行接口的数字电位器X9312W，用于音量调节。集成块IC11为音频功率放大模块，用于驱动扬声器发声。

整流桥BRD的一交流输入端，接经电阻R7限流分压后的交通灯人行灯绿灯220V/AC信号的控制输出端，整流桥BRD的另一交流输入端接零线，整流桥BRD的直流输出的正极，接集成块IC3的1脚，整流桥BRD的直流输出的负极接集成块IC3的2脚，集成块IC3的5脚与电阻R6、电容C1的公共端相联后接入集成块IC2的2脚，集成块IC3的4脚接地。集成块IC2的3脚与电阻R3、R4、R5的公共端联接，集成块IC2的4脚接地、8脚接+5V、IC2的1脚一方面与电阻R3的一端相接，另一方面经电阻R2，将信号送到三极管T1的基极，T1的集电极通过电阻R10接+5V，T1的集电极形成的绿灯工作状态信号接入微处理器MPU的7脚，完成交通灯人行灯工作状态信号的检测和传送任务。

微处理器MPU的13、14、15脚构成串行三总线，微处理器MPU通过串行三总线控制IC4、IC7、IC8、IC10工作。微处理器MPU的4、5脚之间接由电容C2、电容C3、石英晶体Z1组成的晶体振荡电路，微处理器MPU的10脚接地、12脚与集成块IC8的3脚相接；微处理器MPU的2、3、6、8、9脚分别与集成块IC8的6、9、14、15、7脚相接；微处理器MPU的13、12脚分别接上拉电阻R17、R18；微处理器MPU的17脚与集成块IC10的7脚相接。

声音信号产生电路由集成块IC7、IC8构成，集成块IC7的1脚接微处理器MPU的16脚，集成块IC7的2脚与IC8的1脚相接后，再接到微处理器MPU的14脚，集成块IC7的6脚与IC8的16脚相接后，再接到微处理器MPU的15脚，集成块IC7的5脚与IC8的2脚相接后，再接到微处理器MPU的13脚，集成块IC8的3脚与微处理器MPU的12脚相接，集成块IC8的6、9、14、15、7脚分别与微处理器MPU的2、3、6、8、9脚相接，集成块IC8的8脚、10脚接地，集成块IC7的4脚接地，集成块IC7的8脚、IC8的11脚接+5V。语音、音频信号从集成块IC8的12脚输出。

隔离输出电路的固态继电器SSR的信号正端接+5V，信号负端接微处理器MPU的18脚，固态继电器SSR的控制边，一端接原交通信号灯的红灯输出端，另一端接原红灯的进线。

拾音器SYQ经电阻R16接+5V，经电容C8接音频放大器IC6的3脚，音频放大器IC6的2脚、4脚接地，音频放大器IC6的6脚接+5V，电容C7与音频放大器IC6的1、8脚并接。音频放大器IC6的5脚经电容C6、电阻R13将信号输出到集成块IC5b的2脚，电阻R14、电阻R15对+5V分压后接到集成块IC5b的3脚，电阻R12与集成块IC5b的1、2脚并接，集成块IC5b的1脚输出的信号经电容C5、二极管D1、电阻R10，输入到集成块IC5a的5脚，电阻R11为集成块IC5的直流工作负载，与电容C5、二极管D1的公共端相接。电容C4一端接集成块IC5a的5脚另一端接地，集成块IC5a的6脚经电阻R9接地，电阻R8并接在集成块IC5a的6、7脚之间，集成块IC5a的7脚将信号送入模数转换器IC4的2脚。模数转换器IC4的8脚、1脚接+5V，模数转换器IC4的3、4脚接地，模数转换器IC4的5、6、7脚分别与微处理器MPU的11、14、15脚相接。

集成块IC7的主要作用是存贮集成块IC8所需的语音、音频信号，集成块IC8为语音、音频信号产生芯片，集成块IC10为音量控制芯片，均受控于微处理器MPU；语音、音频信号从集成块IC8的12脚输出后经电阻R19、R20分压后进入集成块IC9的3脚。集成块IC9的1、2脚并接，语音、音频信号从集成块IC9的1脚输出到集成块IC10的3脚，信号经处理后，从集成块IC10的5脚通过电容C9、电阻R21输入到集成块IC9的6脚，集成块IC9的6、7脚并接电阻R24，集成块IC9的5脚接电阻R22、R23对+5V分压的公共端，集成块IC9将信号从7脚经电容C11输入到构成功率放大电路的集成块IC11的2脚，从而完成音量控制和传输任务。

功率放大电路由音频功率放大模块IC11构成，音频功率放大模块IC11对由2脚进来的语音、音频信号进行功率放大后从4脚经电容C11接至扬声器YSQ的一端，扬声器YSQ的另一端接地，YSQ将语音、音频信号扩放出去。音频功率放大模块IC11的1脚接+18V，音频功率放大模块IC11的5脚接-18V，音频功率放大模块IC11的3脚接地。

Claims (9)

1、交通信号声讯器，其特征在于包括微处理器(MPU)、信号检测电路、隔离输出电路、声音信号产生电路、功率放大电路和扬声器，信号检测电路对交通灯人行灯的绿灯信号进行检测，微处理器(MPU)接收到信号检测电路传来交通灯人行灯所处状态，如为人行交通信号灯绿灯工作周期，则微处理器(MPU)通过隔离输出电路使人行灯的红灯灭，并控制声音信号产生电路发出人行灯的绿灯周期相应的语音和\或声讯提示，在人行灯的绿灯工作周期内，微处理器(MPU)不断检测人行灯的绿灯信号，如果有人行灯的绿灯闪烁结束信号，则微处理器(MPU)控制声音信号产生电路发出对应人行灯的绿灯闪烁期间的语音和\或声讯信号，直到人行灯的红灯周期开始，经功率放大电路处理后由扬声器发出声讯信号；如为人行交通信号灯红灯工作周期，则微处理器(MPU)通过隔离输出电路先使人行灯的红灯亮，接着微处理器(MPU)控制声音信号产生电路发出人行灯的红灯周期相应的与人行灯的绿灯周期的语音和\或声讯提示相区别的语音和\或声讯提示，或者在人行灯的红灯周期不发出语音和\或声讯信号，经功率放大电路处理后由扬声器发出或不发出信号，直到人行灯的红灯周期结束。

2、根据权利要求1所述的交通信号声讯器，其特征在于该交通声讯器还包括有模数转换电路、信号检测放大电路和拾音器，拾音器采集现场环境噪音，信号检测放大电路在语音和\或声讯提示的间隙对环境噪音进行检测放大再经模数转换后，输入微处理器(MPU)，微处理器(MPU)根据模数转换值的大小，输出一个信号，控制位于声音信号产生电路与功率放大电路之间的音量调节电路，使扬声器发出一个相对于环境噪音有一定音量的声讯信号。

3、根据权利要求1所述的交通信号声讯器，其特征在于信号检测电路的整流桥(BRD)的一交流输入端，接经电阻(R7)限流分压后的交通灯人行灯绿灯220V/AC信号的控制输出端，整流桥(BRD)的另一交流输入端接零线，整流桥(BRD)的直流输出的正极，接光电耦合器集成块(IC3)的1脚，整流桥(BRD)的直流输出的负极接光电耦合器集成块(IC3)的2脚，光电耦合器集成块(IC3)的5脚与电阻(R6)、电容(C1)的公共端相联后接入1/2双运放集成块(IC2)的2脚，光电耦合器集成块(IC3)的4脚接地，1/2双运放集成块(IC2)的3脚与电阻(R3)、(R4)、(R5)的公共端联接，1/2双运放集成块(IC2)的4脚接地、8脚接+5V、1/2双运放集成块(IC2)的1脚一方面与电阻(R3)的一端相接，另一方面经电阻(R2)，将信号送到三极管(T1)的基极，三极管(T1)的集电极通过电阻(R10)接+5V，三极管(T1)的集电极形成的绿灯工作状态信号接入微处理器(MPU)的7脚，完成交通灯人行灯工作状态信号的检测和传送任务。

4、根据权利要求1所述的交通信号声讯器，其特征在于微处理器(MPU)的13、14、15脚构成串行三总线，微处理器(MPU)通过串行三总线控制模数转换器(IC4)、串行接口非易失性存贮器(IC7)、语音芯片(IC8)、串行接口的数字电位器(IC10)工作，微处理器(MPU)的4、5脚之间接由电容(C2)、电容(C3)、石英晶体(Z1)组成的晶体振荡电路，微处理器(MPU)的10脚接地、12脚与语音芯片(IC8)的3脚相接；微处理器(MPU)的2、3、6、8、9脚分别与语音芯片(IC8)的6、9、14、15、7脚相接；微处理器(MPU)的13、12脚分别接上拉电阻(R17)、(R18)；微处理器(MPU)的17脚与串行接口的数字电位器集成块(IC10)的7脚相接。

5、根据权利要求1所述的交通信号声讯器，其特征在于声音信号产生电路由串行接口非易失性存贮器(IC7)、语音芯片(IC8)构成，串行接口非易失性存贮器(IC7)的1脚接微处理器(MPU)的16脚，串行接口非易失性存贮器(IC7)的2脚与语音芯片(IC8)的1脚相接后，再接到微处理器(MPU)的14脚，串行接口非易失性存贮器(IC7)的6脚与语音芯片(IC8)的16脚相接后，再接到微处理器(MPU)的15脚，串行接口非易失性存贮器(IC7)的5脚与语音芯片(IC8)的2脚相接后，再接到微处理器(MPU)的13脚，语音芯片(IC8)的3脚与微处理器(MPU)的12脚相接，语音芯片(IC8)的6、9、14、15、7脚分别与微处理器(MPU)的2、3、6、8、9脚相接，语音芯片(IC8)的8脚、10脚接地，串行接口非易失性存贮器(IC7)的4脚接地，串行接口非易失性存贮器(IC7)的8脚、语音芯片(IC8)的11脚接+5V，语音、音频信号从语音芯片(IC8)的12脚输出。

6、根据权利要求1所述的交通信号声讯器，其特征在于隔离输出电路的固态继电器(SSR)的信号正端接+5V，信号负端接微处理器(MPU)的18脚，固态继电器(SSR)的控制边，一端接原人行交通信号灯的红灯输出端，另一端接原红灯的进线。

7、根据权利要求2所述的交通信号声讯器，其特征在于拾音器(SYQ)经电阻(R16)接+5V，经电容(C8)接音频放大器(IC6)的3脚，音频放大器(IC6)的2脚、4脚接地，音频放大器(IC6)的6脚接+5V，电容(C7)与音频放大器(IC6)的1、8脚并接，音频放大器(IC6)的5脚经电容(C6)、电阻(R13)将信号输出到1/2双运放集成块(IC5b)的2脚，电阻(R14)、电阻(R15)对+5V分压后接到1/2双运放集成块(IC5b)的3脚，电阻(R12)与1/2双运放集成块(IC5b)的1、2脚并接，1/2双运放集成块(IC5b)的1脚输出的信号经电容(C5)、二极管(D1)、电阻(R10)，输入到1/2双运放集成块(IC5a)的5脚，电阻(R11)为双运放集成块(IC5)的直流工作负载，与电容(C5)、二极管(D1)的公共端相接，电容(C4)一端接1/2双运放集成块(IC5a)的5脚另一端接地，1/2双运放集成块(IC5a)的6脚经电阻(R9)接地，电阻(R8)并接在1/2双运放集成块(IC5a)的6、7脚之间，1/2双运放集成块(IC5a)的7脚将信号送入模数转换器(IC4)的2脚，模数转换器(IC4)的8脚、1脚接+5V，模数转换器(IC4)的3、4脚接地，模数转换器(IC4)的5、6、7脚分别与微处理器(MPU)的11、14、15脚相接。

8、根据权利要求2所述的交通信号声讯器，其特征在于音量调节电路包括串行接口的数字电位器集成块(IC10)、双运放集成块(IC9)，微处理器(MPU)的17脚接串行接口的数字电位器集成块(IC10)的7脚，语音、音频信号从语音芯片(IC8)的12脚输出后经电阻(R19)、(R20)分压后接入双运放集成块(IC9)的3脚，双运放集成块(IC9)的1、2脚并接，语音、音频信号从双运放集成块(IC9)的1脚输出到串行接口的数字电位器集成块(IC10)的3脚，信号经处理后，从串行接口的数字电位器集成块(IC10)的5脚通过电容(C9)、电阻(R21)输入到双运放集成块(IC9)的6脚，双运放集成块(IC9)的6、7脚并接电阻(R24)，双运放集成块(IC9)的5脚接电阻(R22)、(R23)对+5V分压的公共端，双运放集成块(IC9)将信号从7脚经电容(C11)输入到构成功率放大电路的音频功率放大模块(IC11)的2脚，从而完成音量控制和传输任务。

9、据权利要求1所述的交通信号声讯器，其特征在于功率放大电路由音频功率放大模块(IC11)构成，音频功率放大模块(IC11)对由2脚进来的语音、音频信号进行功率放大后从4脚经电容(C11)接至扬声器(YSQ)的一端，扬声器(YSQ)的另一端接地，扬声(YSQ)将语音、音频信号扩放出去，音频功率放大模块(IC11)的1脚接+18V，音频功率放大模块(IC11)的5脚接-18V，音频功率放大模块(IC11)的3脚接地。

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