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利用單片機(jī)設(shè)計(jì)了一款幫助盲人在盲道上行走的實(shí)用新型

1.設(shè)計(jì)目的: 我們提倡為殘疾人服務(wù)，幫助他們?cè)谏钌系玫奖憷?，尤其是?duì)于盲人，更需要我們廣大市民對(duì)他們提供幫助。盲道在上海的大街小巷已經(jīng)逐步普及，可是盲道并不能解決盲人在路上行走所遇到的所有的實(shí)際問(wèn)題，比如過(guò)馬路時(shí)往往沒(méi)有盲道，或在盲道前方有障礙物等等。

2.基本思路: 本設(shè)計(jì)方案以傳感器為基礎(chǔ)，加入超聲波的原理，設(shè)計(jì)了一種能方便盲人行走的設(shè)備，該裝置使用電池，當(dāng)盲人在盲道上行走時(shí)，貼身的小裝置便已經(jīng)開(kāi)始工作了，通過(guò)超聲波，此裝置在感應(yīng)周?chē)绊懨と诵凶叩氖挛?，并且及時(shí)提醒盲人避讓。數(shù)字音樂(lè)播放器中能加入盲人喜歡的歌曲，一旦有歌曲的聲音出現(xiàn)，就說(shuō)明周?chē)姓系K物，是在提醒盲人應(yīng)該注意了。由于設(shè)置了不同的頻率，當(dāng)物體離盲人的距離大于4米時(shí)，此裝置不會(huì)播放音樂(lè)，而在四米的范圍內(nèi)，離物體越近，數(shù)字音樂(lè)播放器播放出的音樂(lè)的頻率越高，即聲音越尖，提示盲人周?chē)姓系K物以及障礙物與盲人之間的距離。

3.創(chuàng)新點(diǎn): (1)從測(cè)試結(jié)果分析可知，本裝置采用較低成本的器件設(shè)計(jì)制作，且誤差較小，完全滿(mǎn)足盲人行走的指引作用，具有較高的性?xún)r(jià)比。(2)本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、性能穩(wěn)定，操作容易、使用方便，可以安裝在不同的載體上，制作成不同的用具，如手杖、導(dǎo)盲眼鏡、導(dǎo)盲背心等，盲人很容易學(xué)會(huì)使用，具有一定推廣應(yīng)用價(jià)值。(3)本實(shí)用新型中加入數(shù)字音樂(lè)播放器系統(tǒng)。單一的蜂鳴聲十分刺耳，會(huì)讓盲人在遇到障礙時(shí)感到慌張，或是由于長(zhǎng)時(shí)間聽(tīng)到蜂鳴聲而厭煩。對(duì)于對(duì)聲音十分敏感的盲人來(lái)說(shuō)，不同頻率的音樂(lè)可以讓盲人在使用時(shí)感到舒服。

4.主要技術(shù)指標(biāo): 該報(bào)警器由控制系統(tǒng)、超聲波發(fā)射電路、接收電路、測(cè)速電路、報(bào)警電路、LED顯示電路組成，電路原理圖如下：

圖二 主板電路原理圖

圖三 超聲波單面PCB板圖
波的發(fā)射電路主要由三極管及超聲波發(fā)生器組成，利用三極管放大電路的特點(diǎn)，把信號(hào)源放大。超聲波發(fā)射電路由CC7555時(shí)基電路和超聲波發(fā)射探頭組成。單片機(jī)AT89C2051的P1.7引腳控制CC7555時(shí)基電路產(chǎn)生40kHz的頻率信號(hào)給超聲波發(fā)生器，由超聲波探頭發(fā)射的超聲波射向障礙物。利用超聲波測(cè)距具有以下特點(diǎn)：測(cè)量靈敏度高，穿透力強(qiáng)，測(cè)量速度快，測(cè)量角度大，可對(duì)較大范圍內(nèi)的物體進(jìn)行檢測(cè)。超聲波的接收傳感器采用與發(fā)射傳感器配對(duì)的UCM40R，將由發(fā)射傳感器發(fā)出的經(jīng)反射后的超聲波脈沖轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑷醯慕涣餍盘?hào)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器LM358的兩級(jí)放大后，送至音頻譯碼集成模塊LM567。LM567是帶鎖相環(huán)的音頻譯碼器，具有選頻功能，LM567內(nèi)部的壓控振蕩器的中心頻率f=1/1.1RC，當(dāng)LM567輸入信號(hào)大于25mV時(shí)，輸出端由高電平跳變?yōu)榈碗娖?，將其作為單片機(jī)的中斷請(qǐng)求信號(hào)，以啟動(dòng)中斷服務(wù)子程序。在次其間需要對(duì)超聲波測(cè)距進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試電路圖如下圖所示：

圖四 調(diào)試電路圖
其中： ， ，
，
通過(guò)單片機(jī)來(lái)來(lái)計(jì)算發(fā)射信號(hào)時(shí)到收到信號(hào)是產(chǎn)生下降沿這段時(shí)間的長(zhǎng)度，再通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算，轉(zhuǎn)化為距離，然后在顯示器上顯示。在超聲測(cè)距中，本方案采用40KHz的信號(hào)，可以通過(guò)硬件來(lái)產(chǎn)生，比如555，CMOS電路CD4046，還可以通過(guò)軟件來(lái)產(chǎn)生。本方案中采用彈片機(jī)軟件產(chǎn)生。

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