基於紅外與射頻技術的交通十字路口安全系統的製作方法

2023-06-15 05:39:11 1

基於紅外與射頻技術的交通十字路口安全系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及路口交通安全技術領域，尤其涉及基於紅外與射頻技術的交通十字路口安全系統，採用雷射射線技術方法，解決了紅綠燈警示功能弱、攔截性差的技術問題，達到了使用雷射光幕攔截行人攔截性能強、警示作用好的技術效果；採用人體紅外感應技術方法，解決了行人強闖紅燈無人阻攔的技術問題，達到了可自動感應是否有人強闖紅燈並發出警告聲的技術效果；採用單片機控制技術設計，達到了本實用新型十字路口控制方式簡單直接、傳輸方式便捷的技術效果；採用了射頻讀卡技術方法，解決了傳統闖燈拍照模糊、車牌易遮擋的技術問題，達到了通過射頻讀卡器直接獲取車輛信息的技術效果。
【專利說明】
基於紅外與射頻技術的交通十字路口安全系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及路口交通安全技術領域，尤其涉及基於紅外與射頻技術的交通十字路口安全系統。
【背景技術】
[0002]人行橫道上的一條條白線，又叫斑馬線。斑馬線源於古羅馬時代的跳石。早在古羅馬時期的龐培城的一些街道上，車馬與行人交叉行駛，經常使市內交通堵塞，還不斷發生事故。為此，人們便將人行道與馬車道分開、並把人行道加高，還在靠近馬路口的地方砌起一塊塊凸出路面的石頭一一跳石，作為指示行人過街的標誌。行人可以踩著這些跳石，慢慢穿過馬路。馬車運行時，跳石剛好在馬車的兩個輪子中間。後來，許多城市都使用這種方法。19世紀末期，隨著汽車的發明，城市內更是車流滾滾，加之人們在街道上隨意橫穿，阻礙了交通，從前的那種跳石已無法避免交通事故的頻頻發生。20世紀50年代初期，英國人在街道上設計出了一種橫格狀的人行橫道線，規定行人橫過街道時，只能走人行橫道，於是倫敦街頭出現了一道道赫然醒目的橫線，看上去這些橫線像斑馬身上的白斑紋，因而人們稱它為斑馬線。司機駕駛汽車看到這條條白線時，會自動減速緩行或停下，讓行人安全通過。斑馬線至今在街道上仍然隨處可見。
[0003]但是如今，在社會生活中最為常見的不和諧現象也就是闖紅燈了，闖紅燈現象的泛濫不僅僅代表著廣大群眾素質不高，同樣也說明了交通制度或是交通管理技術的不完口 ο

【發明內容】

[0004]本實用新型所要解決的技術問題，是針對上述存在的技術不足，提供了基於紅外與射頻技術的交通十字路口安全系統，採用雷射射線技術方法，解決了紅綠燈警示功能弱、攔截性差的技術問題，達到了使用雷射光幕攔截行人攔截性能強、警示作用好的技術效果；採用人體紅外感應技術方法，解決了行人強闖紅燈無人阻攔的技術問題，達到了可自動感應是否有人強闖紅燈並發出警告聲的技術效果;採用單片機控制技術設計，達到了本實用新型十字路口控制方式簡單直接、傳輸方式便捷的技術效果;採用了射頻讀卡技術方法，解決了傳統闖燈拍照模糊、車牌易遮擋的技術問題，達到了通過射頻讀卡器直接獲取車輛信息的技術效果。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型所採用的技術方案是:基於紅外與射頻技術的交通十字路口安全系統，包括人行道、路口、車行道與控制器，人行道位於車行道與路口交界處，人行道寬度方向上的兩邊均設置有底板A ；人行道遠離路口的側邊上設置有底板B ；底板B—端安裝有射頻讀卡器;路口兩端安裝有紅綠燈與警示喇叭，控制器安裝在人行道一側；
[0006]所述的底板A內部安裝有雷射發射器A、人體感應模塊與引線A，雷射發射器A與人體感應模塊安裝在底板A頂部，底板A頂部安裝有防壓透明玻璃A，控制器通過引線A控制雷射發射器A和人體感應模塊。
[0007]所述的底板B內部安裝有雷射發射器B、壓力傳感器與引線B，雷射發射器B與壓力傳感器安裝在底板B頂部，底板B頂部安裝有防壓透明玻璃B，控制器通過引線B控制雷射發射器B和壓力傳感器。
[0008]所述的控制器包括單片機單元、電源模塊與雷射發射驅動模塊;控制器包括單片機單元、電源模塊與雷射發射驅動模塊;雷射發射驅動模塊連接在單片機單元的並口上，單片機單元通過雷射發射驅動模塊連接雷射發射器A與雷射發射器B;單片機單元一側連接有紅綠燈與喇叭驅動模塊，喇叭驅動模塊一側控制連接警示喇叭；單片機單元另一側串行方式連接有射頻讀卡器，單片機單元I/O方式連接人體感應模塊與壓力傳感器。
[0009]所述的電源模塊為單片機單元、紅綠燈、喇叭驅動模塊、射頻讀卡器和雷射驅動模塊提供穩定電源。
[0010]基於紅外與射頻技術的交通十字路口安全系統，其中系統控制方法步驟為:
[0011 ] A、路口中綠燈亮，表示車行道打開，人行道關閉，雷射發射器A發射紅色雷射形成光幕防止行人闖紅燈，此時人體感應模塊為啟動狀態，若發現有人搶闖紅燈，控制器控制警示喇叭發出警告；
[0012]B、路口中黃燈閃爍，表示車行道將要關閉、人行道將要打開，雷射發射器A發射的紅色雷射逐漸變弱，光幕從上到下逐漸消失，雷射發射器B打開；
[0013]C、路口中紅燈亮，表示車行道關閉、人行道關閉，雷射發射器B發射紅色雷射形成光幕防止車輛通過，此時壓力傳感器為啟動狀態，若有車搶闖紅燈，壓力傳感器通過將信號單片機單元，以此控制射頻讀卡器讀取闖紅燈車輛信息。
[OOM]進一步優化本技術方案，所述的單片機單元為ATmegal28單片機，壓力傳感器為MPX4250傳感器，射頻讀卡器為MF RC522晶片。
[0015]進一步優化本技術方案，所述的射頻讀卡器的IRQ引腳與單片機單元ATmegal28單片機的I3BO 口連接，射頻讀卡器的NSS引腳與單片機單元ATmegal 28單片機的PB4 口連接，射頻讀卡器的SCK引腳與單片機單元ATmegal28單片機的I3Bl 口連接，射頻讀卡器的MOSI引腳與單片機單元ATmega128單片機的PB2 口連接，射頻讀卡器的MISO引腳與單片機單元ATmegal 28單片機的PB3 口連接。
[0016]進一步優化本技術方案，所述的人體感應模塊包括人體紅外傳感器、電阻R1、電阻R2與NPN三極體Ql，人體紅外傳感器為HC-SR501傳感器，人體紅外傳感器的OUT引腳通過限流電阻Rl連接在NPN三極體Ql的基極上，NPN三極體Ql的發射極連接在單片機單元ATmegal28單片機的PCO 口上，NPN三極體Ql的發射極並聯電阻R2，電阻R2的另一端接地，NPN三極體Ql的集電極接+3.3V電壓。
[0017]進一步優化本技術方案，所述的喇叭驅動模塊包括功放電路LM358與D/A轉換器Dl，單片機單元通過D/A轉換器Dl與喇叭驅動模塊連接，D/A轉換器Dl通過功放電路LM358將聲音信號傳輸至警示喇叭。
[0018]進一步優化本技術方案，所述的壓力傳感器的輸出腳連接有A/D轉換器D2，壓力傳感器通過A/D轉換器D2連接單片機單元。
[0019]與現有技術相比，本實用新型具有以下優點:1、使用ATmegal28單片機作為主控單元，集成了較大容量的存儲器和豐富強大的硬體接口電路，具有極高性能價格比；2、飛思卡爾MPX4250系列傳感器集成了片上技術、雙極運算放大器電路和薄膜電阻器網絡，可提供高電平模擬輸出信號和溫度補償功能。憑藉體積小巧的優點，以及片上集成的高可靠性;3、MFRC522讀卡器是應用於13.56MHz非接觸式通信中高集成度讀寫卡系列晶片中的一員，是NXP公司推出的一款低電壓、低成本、體積小的非接觸式讀寫卡晶片，是本實用新型的較好選擇;4、HC-SR501靈敏度高，可靠性強，超低電壓工作模式，可廣泛應用於各類自動感應設備中；5、單片機通過雷射驅動模塊直接控制雷射發射器A和雷射發射器B，進而控制攔人光幕的形成，控制直接，結構簡單;6、底板設計結構圓弧，不妨礙交通行駛。
【附圖說明】

[0020]圖1是本實用新型十字路口示意圖。
[0021 ]圖2是本實用新型裝置位置示意圖。
[0022]圖3是本實用新型底板內部結構圖。
[0023]圖4是本實用新型控制器內部結構圖。
[0024]圖5是單片機單元電路結構圖。
[0025]圖6是射頻讀卡器電路結構圖。
[0026]圖7是喇叭驅動模塊電路結構圖。
[0027]圖8是壓力傳感模塊電路結構圖。
[0028]圖9是人體紅外傳感電路結構圖。
[0029]圖中，1、人行道;2、路口；3、車行道;4、控制器；11、底板A; 12、底板B; 13、射頻讀卡器；14、紅綠燈；15、警示喇叭；110、雷射發射器A; 111、人體感應模塊；112、引線A; 113、防壓透明玻璃A;120、雷射發射器8、121、壓力傳感器;122、引線1123、防壓透明玻璃山401、單片機單元;402、電源模塊;403、雷射發射驅動模塊;404、喇叭驅動模塊;405、人體紅外傳感器。
【具體實施方式】
[0030]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明了，下面結合【具體實施方式】並參照附圖，對本實用新型進一步詳細說明。應該理解，這些描述只是示例性的，而並非要限制本實用新型的範圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結構和技術的描述，以避免不必要地混淆本實用新型的概念。
[0031]基於紅外與射頻技術的交通十字路口安全系統，包括人行道(1)、路口(2)、車行道
(3)與控制器(4)，人行道(I)位於車行道(3)與路口(2)交界處，人行道(I)寬度方向上的兩邊均設置有底板A(Il);人行道(I)遠離路口(2)的側邊上設置有底板B(12);底板B(12)—端安裝有射頻讀卡器(13);路口(2)兩端安裝有紅綠燈(I4)與警示喇叭(I5)，控制器(4)安裝在人行道(I) 一側。
[0032]所述的底板A(11)內部安裝有雷射發射器A( 110)、人體感應模塊(111)與引線A(112 )，雷射發射器A (I 1)與人體感應模塊(I 11)安裝在底板A (11)頂部，底板A (I I)頂部安裝有防壓透明玻璃A(113)，控制器(4)通過引線A(112)連接雷射發射器A(IlO)和人體感應豐旲塊(111)。
[0033]所述的底板B(12)內部安裝有雷射發射器B( 120)、壓力傳感器(121)與引線B(122)，雷射發射器B(120)與壓力傳感器(121)安裝在底板B(12)頂部，底板B(12)頂部設置有防壓透明玻璃B(123)，控制器(4)通過引線B(122)連接雷射發射器B(120)和壓力傳感器(121)0
[0034]所述的控制器(4)包括單片機單元(401)、電源模塊(402)與雷射發射驅動模塊(403);雷射發射驅動模塊(403)連接在單片機單元(401)的並口上，單片機單元(401)通過雷射發射驅動模塊(403)連接雷射發射器A( 110)與雷射發射器B (120);單片機單元(401) —側連接有紅綠燈(14)與喇叭驅動模塊(404)，喇叭驅動模塊(404)一側控制連接警示喇叭
(15);單片機單元(401)另一側串行方式連接有射頻讀卡器(13)，單片機單元(401)1/0方式連接人體感應模塊(111)與壓力傳感器(121)。
[0035]所述的電源模塊(402)為單片機單元(401)、紅綠燈(14)、喇叭驅動模塊(404)、射頻讀卡器(13)和雷射發射驅動模塊(403)提供穩定電源。
[0036]基於紅外與射頻技術的交通十字路口安全系統，其系統控制方法步驟為:
[0037]A、路口(2)中綠燈亮，表示車行道(3)打開，人行道(I)關閉，雷射發射器A(IlO)發射紅色雷射形成光幕防止行人闖紅燈，此時人體感應模塊(111)為啟動狀態，若發現有人搶闖紅燈，控制器(4)控制警示喇叭(15)發出警告；
[0038]B、路口(2)中黃燈閃爍，表示車行道(3)將要關閉、人行道(I)將要打開，雷射發射器A(IlO)發射的紅色雷射逐漸變弱，光幕從上到下逐漸消失，雷射發射器B(120)打開；
[0039]C、路口(2)中紅燈亮，表示車行道(3)關閉、人行道(I)關閉，雷射發射器B(120)發射紅色雷射形成光幕防止車輛通過，此時壓力傳感器(121)為啟動狀態，若有車搶闖紅燈，壓力傳感器(121)通過將信號單片機單元(401)，以此控制射頻讀卡器(13)讀取闖紅燈車輛?目息O
[0040]所述的底板A(Il)與底板Β(12)頂部為圓弧形狀;單片機單元(401)為ATmegal28單片機，射頻讀卡器為MF RC522晶片;所述的射頻讀卡器(13)的IRQ引腳與單片機單元(401)的PBO 口連接，射頻讀卡器(13)的NSS引腳與單片機單元(401)的PB4 口連接，射頻讀卡器
(13)的SCK引腳與單片機單元(401)的I3Bl 口連接，射頻讀卡器(13)的MOSI引腳與單片機單元(401)的PB2 口連接，射頻讀卡器(13)的MISO引腳與單片機單元(401)的PB3 口連接。
[0041 ] 所述的人體感應模塊(111)包括人體紅外傳感器(405)、電阻Rl、電阻R2與NPN三極體Ql，人體紅外傳感器(405)為HC-SR501傳感晶片，人體紅外傳感器(405)的OUT引腳通過限流電阻Rl連接在NPN三極體Ql的基極上，NPN三極體Ql的發射極連接在單片機單元(401)ATmegal28單片機的PCO 口上，NPN三極體Ql的發射極並聯電阻R2，電阻R2的另一端接地，NPN三極體Ql的集電極接+3.3V電壓；喇叭驅動模塊(404)包括功放電路LM358與D/A轉換器DI，單片機單元(401)通過D/A轉換器Dl與喇叭驅動模塊(404)連接，D/A轉換器Dl通過功放電路LM358將聲音信號傳輸至警示喇叭(15);壓力傳感器(121)的輸出腳連接有A/D轉換器D2，壓力傳感器(121)通過A/D轉換器D2連接單片機單元(401)。
[0042]圖1是本實用新型十字路口(2)示意圖，路口(2)，人行道(I)與車行道(3)交叉，本實用新型在人行道(I)通行的兩端與車行道(3)停車線設置平緩的底板A與底板B，其不影響正常的交通行駛，為雷射發射器A(IlO)與雷射發射器B(120)提供硬體基礎;雷射發射器A
(110)與雷射發射器B(120)發射可見雷射，形成攔車/人雷射光幕，起到攔截警示的作用；比起以往的紅綠燈相比有更好的警示作用，防止行人亂闖紅燈。
[0043]而圖2對發明做了具體闡述，控制器(4)通過埋於地下的引線A與引線B控制底板A與底板B中的雷射發射器A(110)和雷射發射器B(120)，並控制路邊的紅綠燈(I4)與警示喇口八(15)，四者都受同一單片機單元(401)控制，防止四者不同步工作；圖3為底板A(Il)或底板B(12)(兩者內部結構相同)的內部結構圖，防壓透明玻璃A113能使雷射發射器A(IlO)向外發射雷射，並且也能保證交通的可駛性。
[0044]圖4為控制器(4)的內部結構，控制器(4)內部主要為單片機單元(401)控制雷射發射驅動403驅動雷射發射器A(IlO)與雷射發射器B (120)，雷射發射器A (110)與人體紅外傳感器(405)處於同一位置，人體紅外傳感器(405)監測是否有行人強闖紅燈，並將信號發至單片機單元(401);壓力傳感器(121)與雷射發射器B(120)同位置，並將車輛強闖紅燈的信息傳給單片機單元(401)，單片機單元通過RFID射頻讀卡器(13)讀取闖燈車輛的信息並記錄。
[0045]圖5為單片機單元(401)電路結構圖；單片機單元(401)為ATmage128單片機，包括單片機最小系統，圖中電源地線已經隱去，其它為串口接線與I/O接線，ATmage 128單片機集成了較大容量的存儲器和豐富強大的硬體接口電路，具有極高性能價格比，使本實用新型具有較高的實用性能與穩定可行性。
[0046]圖6中，RFID讀卡器模塊主要是對IC卡進行識別，並通過SPI方式與單片機單元(401)進行通信，起到感知識別的作用，而本實用新型使用的MFRC522讀卡器是應用於13.56MHz非接觸式通信中高集成度讀寫卡系列晶片中的一員，是NXP公司推出的一款低電壓、低成本、體積小的非接觸式讀寫卡晶片。
[0047]圖7為喇叭模塊404的電路示意圖，單片機單元(401)輸出數位訊號，無法直接控制警示喇叭(15)發聲，首先需要將數位訊號通過D/A轉換器轉換成模擬信號，而此時模擬信號為電流信號，需要功放電路LM358將電流信號放大為電壓信號，通過電壓信號通過警示喇叭
(15)發出想要的聲音。
[0048]圖8為人體感應模塊(111)的電路示意圖，本實用新型系統通過人體感應模塊
(111)感知行人闖紅燈行為，人體紅外傳感器(405)靈敏度高，可靠性強，感知性能好，當路口(2)處於紅燈時感知有行人通過，就向單片機單元(401)報警。
[0049]圖9為壓力傳感器(121)的電路示意圖，當車行道(3)處於紅燈禁止通行狀態時，對路口(2)監測，有壓力信號說明有車輛搶闖紅燈，此時壓力傳感器(121)將報警信號發送至單片機單元(401)。
[0050]應當理解的是，本實用新型的上述【具體實施方式】僅僅用於示例性說明或解釋本實用新型的原理，而不構成對本實用新型的限制。因此，在不偏離本實用新型的精神和範圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。此外，本實用新型所附權利要求旨在涵蓋落入所附權利要求範圍和邊界、或者這種範圍和邊界的等同形式內的全部變化和修改例。
【主權項】
1.基於紅外與射頻技術的交通十字路口安全系統，其特徵在於:基於紅外與射頻技術的交通十字路口安全系統包括人行道(I)、路口(2)、車行道(3)與控制器(4)，人行道(I)位於車行道(3)與路口(2)交界處，人行道(I)寬度方向上的兩邊均設置有底板A(Il);人行道(1)遠離路口(2)的側邊上設置有底板B(12);底板B(12)—端安裝有射頻讀卡器(13);路口(2)兩端安裝有紅綠燈(14)與警示喇叭(15)，控制器(4)安裝在人行道(I)一側。2.根據權利要求1所述的基於紅外與射頻技術的交通十字路口安全系統，其特徵在於:所述的底板A (11)內部安裝有雷射發射器A (110)、人體感應模塊(I 11)與引線A(112)，雷射發射器A(IlO)與人體感應模塊(111)安裝在底板A(Il)頂部，底板A(Il)頂部安裝有防壓透明玻璃A (113 )，控制器(4)通過引線A (112)連接雷射發射器A (110)和人體感應模塊(111)。3.根據權利要求1所述的基於紅外與射頻技術的交通十字路口安全系統，其特徵在於:所述的底板B (12)內部安裝有雷射發射器B (120)、壓力傳感器(121)與引線B (122 )，雷射發射器B(120)與壓力傳感器(121)安裝在底板B(12)頂部，底板B(12)頂部設置有防壓透明玻璃B( 123)，控制器(4)通過引線B( 122)連接雷射發射器B( 120)和壓力傳感器(121)。4.根據權利要求1所述的基於紅外與射頻技術的交通十字路口安全系統，其特徵在於:所述的控制器(4)包括單片機單元(401)、電源模塊(402)與雷射發射驅動模塊(403);雷射發射驅動模塊(403)連接在單片機單元(401)的並口上，單片機單元(401)通過雷射發射驅動模塊(403)連接雷射發射器A( 110)與雷射發射器B( 120);單片機單元(401)一側連接有紅綠燈(14)與喇叭驅動模塊(404)，喇叭驅動模塊(404)—側控制連接警示喇叭(I5);單片機單元(401)另一側串行方式連接有射頻讀卡器(13)，單片機單元(401)I/O方式連接人體感應模塊(111)與壓力傳感器(121);所述的電源模塊(402)為單片機單元(401)、紅綠燈(14)、喇叭驅動模塊(404)、射頻讀卡器(13)和雷射發射驅動模塊(403)提供穩定電源;單片機單元(401)為ATmegal28單片機，射頻讀卡器為MF RC522晶片;所述的射頻讀卡器(13)的IRQ引腳與單片機單元(401)的PBO 口連接，射頻讀卡器(13)的NSS引腳與單片機單元(401)的PB4口連接，射頻讀卡器(13)的SCK引腳與單片機單元(401)的I3Bl 口連接，射頻讀卡器(I3)的MOSI引腳與單片機單元(401)的PB2 口連接，射頻讀卡器(13)的MISO引腳與單片機單元(401)的PB3 口 連接。5.根據權利要求1所述的基於紅外與射頻技術的交通十字路口安全系統，其特徵在於:所述的底板A(Il)與底板B(12)頂部為圓弧形狀。6.根據權利要求2所述的基於紅外與射頻技術的交通十字路口安全系統，其特徵在於:人體感應模塊(I 11)包括人體紅外傳感器(405)、電阻Rl、電阻R2與NPN三極體Ql，人體紅外傳感器(405)為HC-SR501傳感晶片，人體紅外傳感器(405)的OUT引腳通過限流電阻Rl連接在NPN三極體Ql的基極上，NPN三極體Ql的發射極連接在單片機單元(401)ATmegal28單片機的PCO 口上，NPN三極體Ql的發射極並聯電阻R2，電阻R2的另一端接地，NPN三極體Ql的集電極接+3.3V電壓;喇叭驅動模塊(404)包括功放電路LM358與D/A轉換器DI，單片機單元(401)通過D/A轉換器Dl與喇叭驅動模塊(404)連接，D/A轉換器Dl通過功放電路LM358將聲音信號傳輸至警示喇叭(15);壓力傳感器(121)的輸出腳連接有A/D轉換器D2，壓力傳感器(121)通過A/D轉換器D2連接單片機單元(401)。
【文檔編號】G08G1/02GK205692380SQ201620639650
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月26日 公開號201620639650.5, CN 201620639650, CN 205692380 U, CN 205692380U, CN-U-205692380, CN201620639650, CN201620639650.5, CN205692380 U, CN205692380U
【發明人】龍彥旭
【申請人】龍彥旭