一种通过3D手势控制的交通信号灯的制作方法

本实用新型属于信号灯的技术领域，尤其涉及到行人可控制的交通信号灯技术领域。

背景技术：

目前人行横道上的交通信号灯是由交通部门统一管制的，在规定的时间内进行红灯亮或者绿灯亮，指导行人通行。

交叉口的交通信号控制机均按事先设定的配时方案进行控制运行，也称定周期控制。一天只用一个配时方案的称为单段式定时控制；一天按不同时段的交通量采用几个配时方案的称为多段式定时控制。由于均是由交通部门进行控制，行人只能被动地遵守交通信号灯。

在部分城市内，为了适应于路段行人过街需求与车流交叉影响较大的点段，设置了一些行人交通信号灯的按键，一般是放置在路口的杆子上面一个大的按键，由行人根据过街需求自行触发按键来进行控制。设置行人过街自主控制信号灯，当行人按下信号灯的按键，待信号灯转为绿灯，就可以迅速安全通过马路。当行人过街就可以有自主控制的机会，根据需要按下行人交通信号灯的按键就能尽快通过。但是这种方式也存在一些局限性，由于按键需要人手接触，按键本身的卫生状况不达标，有疾病传染的隐患。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种非接触方式的3D手势控制的交通信号灯，用以解决现有的按键式交通信号灯的按键需要人手接触，按键本身的卫生状况不达标，有疾病传染的隐患的问题。

本实用新型实施例提供的具体技术方案如下：

一种3D手势控制的交通信号灯包括3D手势感应采集器、主控及恒流控制芯片、LED信号灯和数字显示屏；

所述3D手势感应采集器包括3D传感器、3D感应芯片和同步串行通信接口，所述3D传感器采集特定空间区域内的3D手势，形成数据并传输至所述3D感应芯片，由所述3D感应芯片通过算法判断出手势动作，经过所述同步串行通信接口将所述手势动作数据上报至所述主控及恒流控制芯片；

所述主控及恒流控制芯片经过同步串行通信接口接收到所述手势动作数据，根据所述手势动作数据和当前的红灯等待时间，生成一个表征新的红灯等待时间的控制信号发送给所述数字显示屏，以及当所述新的红灯等待时间倒计时结束后生成一个表征绿灯的控制信号发送给所述LED信号灯。

可能的实施方式中，所述3D手势感应采集器是电容式的3D手势感应采集器。

可能的实施方式中，所述主控及恒流控制芯片还包括异步串行通信接口，所述主控及恒流控制芯片通过所述异步串行通信接口，将控制信号发送给所述数字显示屏。

可能的实施方式中，所述数字显示屏包括异步串行通信接口和数码管，所述数字显示屏通过异步串行通信接口接收到所述主控及恒流控制芯片的控制信号，由所述数码管进行显示。

可能的实施方式中，所述3D手势感应采集器的同步串行通信接口是IIC接口，以及所述主控及恒流控制芯片的同步串行通信接口是IIC接口。

可能的实施方式中，所述主控及恒流控制芯片的异步串行通信接口是UART接口。

可能的实施方式中，所述主控及恒流控制芯片还包括一个调试接口。

基于上述技术方案，本实用新型实施例中，通过3D手势控制实现，从而实现非接触式行人过街自主控制交通信号灯，由于应用非接触式的实现，提高了卫生安全的状况。

附图说明

图1为本实用新型实施例的整体方框图。

图2为本实用新型实施例的3D手势感应采集器的方框图。

图3为本实用新型实施例的主控及恒流控制芯片的方框图。

图4为本实用新型实施例的数字显示屏的方框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，3D手势控制的交通信号灯包括3D手势感应采集器、主控及恒流控制芯片、LED信号灯和数字显示屏；

所述3D手势感应采集器包括3D传感器、3D感应芯片和同步串行通信接口，所述3D传感器采集特定空间区域内的3D手势，形成数据并传输至所述3D感应芯片，由所述3D感应芯片通过算法判断出手势动作，经过所述同步串行通信接口将所述手势动作数据上报至所述主控及恒流控制芯片；

其中3D手势感应采集器和主控及恒流控制芯片之间通过同步串行通信接口，具体是IIC接口方式进行通信，通信协议为自定义格式；主控及恒流控制芯片与数字显示屏之间采用异步串行通信接口的方式进行通信，具体是UART接口，通信协议为自定义格式。

整个的3D手势控制的交通信号灯可采用通用AC/DC模块供电，也可直接采用直流供电(5-12V)。

3D手势感应采集器是电容式感应技术，具有3D空中手势感应输入功能的手势识别技术，可以实现悬空10-15CM的遥感，不需要手动按键触发。实际使用时可以定义为感应静态手势2.5S(防止误触发操作)，或者感应动态手势2.5S，然后开始采集行人的手势动作。

3D手势感应采集器可以采集到多种的手势行为，当行人根据路口的文字提示，用手指或手掌在3D手势感应采集器上进行相应的手势行为，比如画圈、摆动或者直接静态悬空都可以预置为能够识别的启动手势。

所述主控及恒流控制芯片经过同步串行通信接口接收到所述手势动作数据，根据所述手势动作数据和当前的红灯等待时间，生成一个表征新的红灯等待时间的控制信号发送给所述数字显示屏，以及当所述新的红灯等待时间倒计时结束后生成一个表征绿灯的控制信号发送给所述LED信号灯。

如果人行通道灯当前的红灯等候时间较长，如大于20S，那么行人可以通过手势比如画圈进行触发，经过主控及恒流控制芯片处理后，控制那么车辆执行绿灯和人行道红灯同步减少等待时长，生成一个新的等待时间，比如可以减小到10S，或者15-20S。如果等候时间已经小于等于20s，为了交通安全，则不再减小时长，必须倒计时等候到绿灯点亮。即使行人反复进行手势触发，也不再减小到的一个新的等候时间。

这样行人通过手势就可以了，就不需去按下按键了，保证了行人的卫生安全。

如图2所示，3D手势感应采集器包括3D传感器、3D感应芯片和同步串行通信接口，

3D手势感应采集器的传感器采用通用PCB进行设计，设计方案非常灵活，可根据实际外形结构需要设计出适合的3D传感器；

3D感应芯片采用Microchip半导体公司的Gest IC芯片进行方案设计，可以具体选用型号为MG3130的3D感应应芯片，芯片内置高模拟和数字处理，模拟部分：高精度电压基准源、多路信号调理电路、高分辨率模数转换器、电源管理部分、低功率唤醒等；数字部分：信号处理单元、通信单元、闪存存储器、大容量RAM内存、时钟发生器、可编程手势接口等外设；由于内部的这些硬件资源，MG3130可以精确的采集感知外部3D传感器上的数据，并通过内部算法，准确的判断出外部的手势动作，经过同步通信串口将手势动作上报出去至主控及恒流控制芯片。

如图3所示，主控及恒流控制芯片采用Microchip半导体公司的芯片，具体可以选用型号为PIC16F1578的增强型8位MCU，此芯片内置多种的模拟和数字外设：4路16位分辨率PWM、增强UART接口、12路10位分辨率模数转换器、1路5位分辨率DAC、支持PPS管脚重映射；该芯片通过IIC接口读取3D手势感应数据，并经过处理后生成控制信号，经过UART异步接口送出给数字显示屏；

主控恒流控制芯片采用脉宽调制器MCP1630V，MCP1630V主要资源：高速PWM操作、精确的峰值电源限制、电压和平均电流模式、COMS驱动、欠压保护、过温保护、输出短路保护等；

如图4所示，数字显示屏采用STC公司的STC11F02E芯片和高亮数码管，STC11F02E接收主控恒流控制芯片通过UART送来的数据，转化后驱动2位7段高亮数码管显示。

通过本实用新型，原先的金属按键位置的金属按键可以直接取消，本实用新型的3D手势控制的交通信号灯通过3D手势感应，取代机械方式能解决接触的卫生问题，同时可以密闭设置，防水性能好。