基于紅外熱釋電傳感器的智能交通勸導系統設計

電子警察的出現有效控制了機動車闖紅燈的現象，但人行道上行人及自行車違規的問題未得到有效解決，行人闖紅燈極易導致交通事故。為減少行人、自行車的違規行為，多數城市安排交通勸導員現場指揮，一方面增加了城市交通管理費用；另一方面，受時間約束和氣候條件影響，交通勸導員較難做到全天候值守。

文中介紹的智能交通勸導系統能自動檢測交通信號燈及行人運動的狀態，通過交通燈及行人狀態綜合判定行人是否違規，并采用聲音信息輔助行人過馬路，若發現有人闖紅燈，系統可自動給予語音警示及教育，人性化的提醒違章行人遵守交通規則，同時也能為交通事故的取證提供重要依據，從而減少行人亂闖紅燈現象。

1 系統組成及硬件設計

智能交通勸導系統的組成如圖1所示，主要由交通燈狀態檢測模塊、行人狀態檢測模塊及語音提示模塊三部分組成。

其中，交通燈狀態檢測模塊采用光頻轉換顏色傳感器TCS3200設計，用來檢測交通燈的狀態，自動識別當前紅綠燈所亮的顏色；行人狀態檢測模塊采用紅外熱釋電傳感器設計,用來檢測是否有行人通過人行橫道；微控制器P89LPC917根據當前交通燈及行人的狀態來綜合判定是否有行人違規；語音提示模塊采用ISD1700語音錄放芯片設計，用來儲存并播放語音，完成對行人的語音提示。

1.1 交通燈狀態檢測電路設計

交通燈狀態檢測電路用于識別當前交通燈信號的指示狀態，如紅燈、黃燈、綠燈等，文中采用TCS3200作為交通燈狀態檢測傳感器。TCS3200是TAOS公司2009年推出的可編程彩色光到頻率的轉換器，它將硅光電二極管、電流頻率轉換器和紅綠藍（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，增加顏色識別的精確度；同類型的16只光電二極管并聯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的交通燈狀態檢測電路如圖2所示。

采用微控制器P89LPC917作為CPU，通過LPC917的計數器端口0對顏色傳感器TCS3200輸出的頻率信號計數，采用定時器1產生定時時基，通過計數器0和定時器1完成顏色傳感器輸出信號的頻率測量。TCS3200的典型輸出頻率范圍從2 Hz～500 kHz，通過引腳S0、S1可選擇不同的輸出頻率比例因子(100%、20%、2%)，對輸出頻率的范圍進行調整，使TCS3200的輸出頻率范圍和微控制器LPC917的測頻電路相匹配。通過引腳S2、S3選擇濾波器，根據三原色感應原理，顏色是由不同比例的三原色（紅色、綠色、藍色）混合而成，在測量時，依次選通紅、綠、藍三種顏色濾波器，然后對TCS3200的輸出頻率進行測量，可得到相應的RGB值，進而得出投射到TCS3200傳感器上的光的顏色，完成交通燈狀態的檢測和識別。