用于交通指挥的假人控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于交通指挥的假人控制系统，包括远程控制模块和假人控制模块，所述远程控制模块包括GPRS无线信号发送模块，所述假人控制模块由活动假人组成，所述活动假人包括蓄电池、分别与蓄电池相连的MCU主控制板、GPRS无线信号接收模块、电路控制模块，GPRS无线信号接收模块与电路控制模块均与MCU主控制板相连接，电路控制模块包括步进电机驱动电路、LED点阵显示屏驱动电路、语音模块驱动电路，GPRS无线信号接收模块包括SIM卡接口电路。本发明结构简单，安装方便，可代替交警在恶劣天气中现场指挥交通，交警可在监控室内通过监控屏幕远程控制多个活动假人进行交通指挥，节省警力的同时也提高了工作效率。
【专利说明】用于交通指挥的假人控制系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及交通指挥自动化设备领域，特别是涉及一种用于交通指挥的假人控制 系统。
【背景技术】
[0002] 目前，国内的大中型城市在早晚高峰时以及遭遇恶劣天气时的道路交通指挥主要 依靠交警人工指挥，需要占用大量警力资源，而且人体长期暴露在寒冷、炎热以及雾霾环境 中，会严重影响身体健康，极端情况下会使人体注意力和判断力下降，甚至引发中暑休克等 情况发生。另外，每个路口都需要至少一名或多名交警现场指挥交通。因此应运而生出了 一种道路交通指挥假人，假人可以在极端恶劣的环境下正常工作，使得交警不必暴露在室 外恶劣环境下指挥交通，节省了警力。但现有的道路交通指挥假人只是模拟交警的外形，没 有语音提示、挥旗、动态手势等具体功能，只是给人以视觉上的提示，提醒驾驶员在驾驶车 辆时注意遵循交通规则，无法适应复杂变幻的城市交通状况。
[0003] 因此亟需提供一种新型的道路交通指挥假人控制系统来解决上述问题。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种用于交通指挥的假人控制系统，结构简 单，安装方便，节省了警力，同时也提高了工作效率。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种用于交通指挥的 假人控制系统，包括远程控制模块和假人控制模块，所述远程控制模块包括GPRS无线信号 发送模块，所述假人控制模块由活动假人组成，所述活动假人包括蓄电池、分别与蓄电池相 连的MCU主控制板、GPRS无线信号接收模块、电路控制模块，GPRS无线信号接收模块与电路 控制模块均与MCU主控制板相连接，电路控制模块包括步进电机驱动电路、LED点阵显示屏 驱动电路、语音模块驱动电路，GPRS无线信号接收模块包括SIM卡接口电路。
[0006] 在本发明一个较佳实施例中，所述步进电机驱动电路由活动假人的手臂关节和腰 关节的步进电机驱动电路组成，其中手臂关节包括肩关节、肘关节、腕关节，各关节的步进 电机驱动电路结构相同。这样，活动假人不仅形象地模拟了交警的外形，而且可完成挥旗、 动态手势等动作。
[0007] 在本发明一个较佳实施例中，所述蓄电池连接有一太阳能电池板。通过太阳能电 池板采集太阳能对蓄电池进行充电，节能环保。
[0008] 在本发明一个较佳实施例中，所述MCU主控制板是32位ARM Cortex M3内核的微 控制器，其通用I/O 口分别控制步进电机驱动电路中的驱动芯片、GPRS无线信号接收模块、 LED点阵显示屏驱动电路、语音模块驱动电路中的语音芯片。MCU主控制板采用高性能微控 制器，内部功能丰富，是活动假人内部控制电路的核心。
[0009] 在本发明一个较佳实施例中，所述步进电机驱动芯片为TA8435集成芯片，芯片的 CW/CCW引脚、CLK1引脚、CLK2引脚与MCU的通用I/O 口相连。所述步进电机驱动电路采用 的芯片外围电路简单，可驱动二相步进电机，通过步进电机驱动芯片的驱动及MCU主控制 板的控制，实现活动假人的各种动态动作。
[0010] 在本发明一个较佳实施例中，所述语音驱动芯片为WT588D语音芯片，芯片的P01 引脚、P02引脚、P03引脚与MCU的通用I/O 口相连。所述语音模块驱动电路中采用的芯片 外围电路简单，通过语音驱动芯片的驱动及MCU主控制板的控制，实现循环播放命令语音， 引导车辆和行人有序行驶和行走。
[0011] 本发明的有益效果是：本发明结构简单，安装方便，可代替交警在恶劣天气中现场 指挥交通，交警可在监控室内通过监控屏幕远程控制多个活动假人进行交通指挥，节省警 力的同时也提高了工作效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1是本发明用于交通指挥的假人控制系统一较佳实施例的系统结构框图。
[0013] 图2是所述活动假人的结构示意图。
[0014] 图3是所述MCU主控制板的电路原理图。
[0015] 图4是所述步进电机驱动电路的电路原理图。
[0016] 图5是所述语首模块驱动电路的电路原理图。
[0017] 附图中各部件的标记如下：1、腰关节，2、肩关节，3、肘关节，4、腕关节，5、手。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能 更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0019] 请参阅图1，本发明实施例包括：
[0020] 一种用于交通指挥的假人控制系统，包括远程控制模块和假人控制模块，所述远 程控制模块包括GPRS无线信号发送模块，所述假人控制模块由活动假人组成，所述活动假 人包括蓄电池、分别与蓄电池相连的MCU主控制板、GPRS无线信号接收模块、电路控制模 块，GPRS无线信号接收模块与电路控制模块均与MCU主控制板相连接，电路控制模块包括 步进电机驱动电路、LED点阵显示屏驱动电路、语音模块驱动电路，GPRS无线信号接收模块 包括SM卡接口电路。所述GPRS无线信号发送模块与GPRS无线信号接收模块可相互通信、 相互发送和接收数据。
[0021 ] 所述远程控制模块由交警等操作人员完成操作，操作人员通过监控屏幕观察道路 及路口的交通情况，做出判断后将命令指示通过GPRS无线信号发送模块远程发送给路口 的活动假人，活动假人根据接收到的命令指示通过挥旗动作、手势动作、LED点阵显示屏和 语音播报来指挥交通。
[0022] 请参阅图2,所述活动假人的机械结构包括两条手臂，分别由腰关节1、肩关节2、 肘关节3、腕关节4和手5组成，两条手臂的结构相同。其中腰关节1主要用于腰转控制，肩 关节2、肘关节3、腕关节4和手5位于同一平面内，当需要面对不同的道路时，活动假人只 要控制腰关节1的转动即可。每个关节都采用小功率的步进电机驱动，步进电机由步进电 机控制电路控制。其中的一条手臂用于做挥旗动作，另一条手臂用于做手势动作，挥旗与手 势动作分别由肩关节2、肘关节3、腕关节4和手5的组合运动完成。
[0023] 所述活动假人内部的电路控制模块以MCU主控制板为控制核心，供电电源由蓄电 池提供，蓄电池连接有一太阳能电池板，由太阳能电池板为其充电。所述远程控制模块发送 命令数据帧由活动假人内部的GPRS无线信号接收模块接收，由MCU主控制板解析后执行相 应的操作。活动假人内部的电路控制模块中，步进电机驱动电路实现对假人各个关节步进 电机的驱动，LED点阵显示屏驱动电路实现对实时信息的显示，语音模块驱动电路实现对实 时命令的语音播放。
[0024] 下面对所述活动假人内部的控制电路分别进行具体描述：
[0025] 请参阅图3, U3 (MCU主控制板）是32位ARM Cortex M3内核的微控制器，其通用 I/O 口分别控制步进电机驱动电路中的驱动芯片、GPRS无线信号接收模块、LED点阵显示屏 驱动电路、语音模块驱动电路中的语音芯片。MCU主控制板采用高性能微控制器，内部功能 丰富，是活动假人内部控制电路的核心。图3中的J1为蓄电池电源接口，电源的负极接地、 正极接防反二极管D1，由U1 (可调节三端正电压稳压器LM317)将蓄电池输出的12V电压 调整为4. 2V，为GPRS无线信号接收模块供电，再由U2 (低压差芯片AMS1117)调整为3. 3V， 为MCU主控制板供电。U3的高频信号（例如为U3的主电路供电等）由Y2提供，低频信号 (例如启动U3的时钟模块、音频模块等）由Y1提供。J3为GPRS无线信号接收模块接口， 本发明中GPRS无线信号接收模块采用GTM900-C系列微控制器，支持两频段GSM/GPRS，通过 U4安装SM卡就可实现活动假人和远程控制模块的数据交互，实现覆盖面广的远程数据通 信。J2为U3的启动区选择接口，J4为U3的JTAG调试接口，邗、刊、^10为步进电机驱 动板与MCU主控制板接口，J7为语音模块与MCU主控制板的接口； J8为LED串口点阵屏接 口，本发明选用64X 16位LED点阵屏采用RS232串口点阵，支持TTL电平，只要将LED串口 点阵屏与MCU主控制板通过J8接口互连就可以实现由MCU主控制板对LED串口点阵屏的 控制。
[0026] 请参阅图4,由于所述活动假人各关节的步进电机驱动电路结构相同，因此在此仅 描述一个步进电机驱动电路结构。所述步进电机驱动芯片为TA8435集成芯片，芯片U2的 CW/CCW引脚、CLK1引脚、CLK2引脚与MCU的通用I/O 口相连。所述步进电机驱动电路采用 的芯片外围电路简单，可驱动二相步进电机，支持细分和电流控制。图中，J1 一J4为步进电 机驱动电路与MCU主控制板接口。L1和L2为功率电感，其与C7、C8组成π型滤波器，对 蓄电池电源进行滤波后，由U1 (7805三端稳压集成电路）将蓄电池的12V电源电压调整成 5V为TA8435提供电源。细分控制通过S1 (拔码开关）实现，步进电机额定电流的选择通过 S1的MT1-REF_IN1设定，MT1-REF_IN1与U2的REFIN相连。步进电机选用四相六线制，接 线时按照两相使用，四相六线制的步进电机通过接插件J5接入，正反转控制MT1-CW/CWW与 U2的CW/CCW引脚相连，控制速度的脉冲MT1-CLKUMT1-CLK2分别与CLK1引脚、CLK2引脚 相连。U2的使能信号EN接低电平，R2、R7选用0. 8 Ω /2W的大功率电阻。
[0027] 请参阅图5,所述语音驱动芯片为WT588D语音芯片，芯片的P01引脚、P02引脚、 P03引脚与Μ⑶的通用I/O 口相连。该芯片的外围电路比较简单，通过三线制的方式与MCU 的通用I/O 口连接，MCU的VOC DATA与Ρ01引脚相连，VOC CS与Ρ02引脚相连，VOC CLK与 P03引脚相连，将预先录制好的语音信息按MP3文件格式烧写入所述语音模块驱动电路的 内置FLASH存储器，由MCU主控制板通过地址调用上述语音文件。U2为音频功放LM386,用 来对扬声器进行功率放大；R4用于调节播放音量；J1为语音模块驱动电路与MCU主控制板 接口；L1和L2为功率电感，其与C8、C9组成3i型滤波器，对蓄电池的12V电源进行滤波后 为U2供电，U2驱动播音扬声器以实现较大分贝地播放语音信息。
[0028] 本发明所述用于交通指挥的假人控制系统的工作过程如下：
[0029] 交警等操作人员在监控室内通过监控屏幕监视路口情况，并根据路况通过所述远 程控制模块中的GPRS无线信号发送模块将相应命令指示发送出去，所述活动假人内部的 GPRS无线信号接收模块接收到监控室的命令后通过MCU主控制板分析和处理接收到的命 令，执行相应的挥旗、手势等动作、语音播放、文字显示信息等。所述活动假人在做出挥旗动 作、手势动作的同时，安装于活动假人顶部的高亮度LED点阵显示屏也会在MCU主控制板的 控制下，显示相应的命令文字信息或图形信息；活动假人内部的语音模块在语音模块驱动 电路的驱动下循环播放命令语音，引导车辆和行人有序地通过路口。另外，所述活动假人的 各部分电路均做了防水、防雷和防尘处理，即使在极端恶劣的天气中也可正常工作；活动假 人的底座上安装有四个轮子，便于运输移动。
[0030] 本发明结构简单，安装方便，可代替交警在恶劣天气中现场指挥交通，交警可在监 控室内通过监控屏幕远程控制多个活动假人进行交通指挥，节省警力的同时也提高了工作 效率。
[0031] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发 明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技 术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1. 一种用于交通指挥的假人控制系统，包括远程控制模块和假人控制模块，所述远程 控制模块包括GPRS无线信号发送模块，其特征在于，所述假人控制模块由活动假人组成， 所述活动假人包括蓄电池、分别与蓄电池相连的MCU主控制板、GPRS无线信号接收模块、电 路控制模块，GPRS无线信号接收模块与电路控制模块均与MCU主控制板相连接，电路控制 模块包括步进电机驱动电路、LED点阵显示屏驱动电路、语音模块驱动电路，GPRS无线信号 接收模块包括SIM卡接口电路。
2. 根据权利要求1所述的用于交通指挥的假人控制系统，其特征在于，所述步进电机 驱动电路由活动假人的手臂关节和腰关节的步进电机驱动电路组成，其中手臂关节包括肩 关节、肘关节、腕关节，各关节的步进电机驱动电路结构相同。
3. 根据权利要求1所述的用于交通指挥的假人控制系统，其特征在于，所述蓄电池连 接有一太阳能电池板。
4. 根据权利要求1所述的用于交通指挥的假人控制系统，其特征在于，所述MCU主控制 板是32位ARM Cortex M3内核的微控制器，其通用I/O 口分别控制步进电机驱动电路中的 驱动芯片、GPRS无线信号接收模块、LED点阵显示屏驱动电路、语音模块驱动电路中的语音 心/T 〇
5. 根据权利要求4所述的用于交通指挥的假人控制系统，其特征在于，所述步进电机 驱动芯片为TA8435集成芯片，芯片的CW/CCW引脚、CLK1引脚、CLK2引脚与MCU的通用I/O 口相连。
6. 根据权利要求4所述的用于交通指挥的假人控制系统，其特征在于，所述语音驱动 芯片为WT588D语音芯片，芯片的P01引脚、P02引脚、P03引脚与MCU的通用I/O 口相连。
【文档编号】G05D3/12GK104216327SQ201410468728
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月15日 优先权日:2014年9月15日
【发明者】张中举, 张晶 申请人:张中举