專利名稱：一種新型導(dǎo)盲傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及盲人用品領(lǐng)域，特別涉及到一種新型導(dǎo)盲傳感器。
背景技術(shù)：
盲道并不能解決盲人在路上行走所遇到的所有的實(shí)際問題，比如過馬路時往往沒有盲道，或在盲道前方有障礙物等等。GPS盲人導(dǎo)航設(shè)備,這款導(dǎo)航系統(tǒng)由兩個部分組成,一個目的地選定設(shè)備由盲人朋友攜帶并操作，另一個指路設(shè)備則安放在導(dǎo)盲犬把手上。盲人朋友可以通過設(shè)備的語音設(shè)
定協(xié)助，確定目的地地點(diǎn)，然后就可以帶著導(dǎo)盲犬出門了。導(dǎo)盲犬把手上的指示設(shè)備會根據(jù)GPS定位訊號，通過振動做出提示，告訴你應(yīng)該左拐還是右拐。但是這種設(shè)備使用不便，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本也比較高。綜上所述，針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，特別需要一種新型導(dǎo)盲傳感器，以解決以上提到的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種新型導(dǎo)盲傳感器，以傳感器為基礎(chǔ)，同時引入了超聲波的功能，設(shè)計(jì)了一種能方便盲人行走的設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的。本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種新型導(dǎo)盲傳感器，其特征在于，包括超聲波探頭、單片機(jī)、音樂播放器和LED顯示屏；所述超聲波探頭內(nèi)置超聲波發(fā)生器和超聲波接收器，單片機(jī)和超聲波發(fā)生器的輸入端相連，超聲波發(fā)生器的輸出端連接有三極管；超聲波接收器通過運(yùn)算放大器和單片機(jī)連接；所述單片機(jī)還連接有音樂播放器和LED顯示屏。在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，所述單片機(jī)內(nèi)置測控和處理電路，和功能按鈕電氣連接。在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，所述音樂播放器內(nèi)置的播放電路連接有音頻功率放大器；所述播放電路的輸出端還連接有耳機(jī)插口。本實(shí)用新型的有益效果在于應(yīng)用范圍廣，使用價值高，成本低廉，具備完善的道路指引功能，能給予盲人極大的幫助。

圖I為本實(shí)用新型所述的一種新型導(dǎo)盲傳感器的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本實(shí)用新型所述的一種新型導(dǎo)盲傳感器的主板電路圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。[0014]如圖I所示，本實(shí)用新型所述的一種新型導(dǎo)盲傳感器，包括超聲波探頭、單片機(jī)100、音樂播放器300和LED顯示屏400 ;所述超聲波探頭內(nèi)置超聲波發(fā)生器210和超聲波接收器220，單片機(jī)100和超聲波發(fā)生器210的輸入端相連，超聲波發(fā)生器210的輸出端連接有三極管211 ;超聲波接收器220通過運(yùn)算放大器和單片機(jī)100連接；所述單片機(jī)100還連接有音樂播放器300和LED顯示屏400 ;所述單片機(jī)100內(nèi)置測控和處理電路，和功能按鈕電氣連接；所述音樂播放器300內(nèi)置的播放電路連接有音頻功率放大器；所述播放電路的輸出端還連接有耳機(jī)插口。本實(shí)用新型使用時，超聲波探頭方向指向探測方向，并發(fā)出超聲波。當(dāng)前方有障礙物時，探頭發(fā)出的超聲波被反射回來，再由超聲波傳感器接收。設(shè)定了一定的報警距離后，當(dāng)物體處于報警距離范圍內(nèi)，喇叭就會發(fā)出音樂聲并隨著向障礙物的接近頻率逐漸升高，起到提示作用。遠(yuǎn)距、近距、控制按鈕可用來控制報警的距離，通電時初始報警距離為2米，按遠(yuǎn)距控制按鈕可將初始報警距離設(shè)為4米，按近距控制按鈕可將初始報警距離設(shè)為I米， 報警聲音音量為自動調(diào)節(jié)。超聲波測距采用的方法是時間差測距法，在超聲波發(fā)生器發(fā)射出超聲波的同時開始計(jì)時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時，測出發(fā)射和接收到回波的時間差△ t。由下式可以求出超聲波發(fā)射地與目標(biāo)之間的距離SS=VXAt (I)(I)式中V為超聲波的傳播速度，超聲波常溫下在空氣中的傳播速度是340米/秒，傳播速度與空氣的溫度、濕度等因素的有關(guān)，這里由于測量距離不長，測量精度要求不高，不考慮其他影響，只要測得超聲波發(fā)射和接收回波的時間差△ t，按(I)式計(jì)算即可。如圖2所示，超聲波發(fā)射電路由CC7555時基電路和超聲波發(fā)射探頭組成。單片機(jī)AT89C2051的Pl. 7引腳控制CC7555時基電路產(chǎn)生40kHz的頻率信號給超聲波發(fā)生器，由超聲波探頭發(fā)射的超聲波射向障礙物。利用超聲波測距具有以下特點(diǎn)測量靈敏度高，穿透力強(qiáng)，測量速度快，測量角度大，可對較大范圍內(nèi)的物體進(jìn)行檢測。超聲波的接收傳感器采用與發(fā)射傳感器配對的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醯慕涣餍盘枺?jīng)過運(yùn)算放大器LM358的兩級放大后，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輸入信號大于25mV時，輸出端由高電平跳變?yōu)榈碗娖?，將其作為單片機(jī)的中斷請求信號，以啟動中斷服務(wù)子程序。通過單片機(jī)來來計(jì)算發(fā)射信號時到收到信號是產(chǎn)生下降沿這段時間的長度，再通過數(shù)學(xué)計(jì)算，轉(zhuǎn)化為距離，然后在顯示器上顯示。在超聲測距中，本方案采用40KHz的信號，可以通過硬件來產(chǎn)生，比如555，CMOS電路⑶4046，還可以通過軟件來產(chǎn)生。本方案中采用彈片機(jī)軟件產(chǎn)生。為了使音樂聲音放大，故需要選擇音頻功率放大器。我們選擇LM386作為本裝置的音頻功率放大器。理由如下增益高，功耗小，在各種功率放大設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用，我們選取的是增益為200的功放電路。LM386共有八個管腳，I號管腳為增益的設(shè)定，2號管腳為反相輸入u_,3號管腳為同相輸入u+, 4號管腳接地,5號管腳輸出1^,6號管腳為+U。。, 8號和I號管腳接旁路。在6V電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為24mW，使得LM386特別適用于電池供電的場合。本設(shè)計(jì)中，為了使得MP3能發(fā)出雙聲道的立體聲，我們用兩個相同的功放分別接上MP3系統(tǒng)的兩個口，再與74LS153雙四選一數(shù)據(jù)選擇器連接。741sl53是常用的雙4選I數(shù)據(jù)選擇器/多路選擇器，共十六個管腳，由于盲人與障礙物的距離不同，因此我們利用電阻的阻值作為音量的調(diào)節(jié)，當(dāng)距離大于四米時，不發(fā)聲，當(dāng)距離為3-4米時，阻值為IOK的電阻與數(shù)據(jù)選擇器相連接，即發(fā)出的聲音比較微弱，當(dāng)距離為2-3米時，與阻值為5K的電阻相接，聲音變響一些，當(dāng)距離為1-2米時，接入阻值為IK的電阻，聲音比較響亮，當(dāng)距離小于I米時，與導(dǎo)線相連接，即聲音達(dá)到最響。本方案中，利用MP3耳機(jī)中所引出的兩根導(dǎo)線分別接到相應(yīng)的電阻上，利用耳機(jī)輸出的雙聲道分別接入電路，與數(shù)據(jù)選擇器和功放連接，組成副板的電路結(jié)構(gòu)。開關(guān)控制電源的通斷，遠(yuǎn)距、近距控制按鈕一端接高電平，當(dāng)其中任意按鍵按下時會產(chǎn)生一個中斷請求信號送入INT1，同時，從Pl 口讀數(shù)判斷按鍵的狀態(tài)并調(diào)用相應(yīng)的子程序進(jìn)行處理。遠(yuǎn)距、近距控制按鈕同時只有一個有效，由軟件控制，都按下時為近距控制按鈕有效。音樂聲由三極管驅(qū)動，由報警程序控制，對應(yīng)不同的按鍵及距離，發(fā)出不同頻率的 聲音。本系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，超聲波測距導(dǎo)盲器的超聲波測距、按鍵控制、報警提示都由AT89C51單片機(jī)控制，上電后主程序無限循環(huán)，初始化后系統(tǒng)設(shè)置一系列初始值，包括超聲波發(fā)射間隔數(shù)、定時器定時初值、報警門限值等，然后讀取按鍵的狀態(tài)，再根據(jù)按鍵狀態(tài)對初始設(shè)定值進(jìn)行修改，初始值報警距離設(shè)定為4米，即4米內(nèi)有障礙物時即驅(qū)動數(shù)字音樂播放器發(fā)出聲音，并且隨著距離的接近，不斷調(diào)整參數(shù)，使得聲音的頻率不斷提高，即發(fā)出的聲音變尖。遠(yuǎn)距、近距控制按鈕分別對應(yīng)不同的超聲波發(fā)射間隔和報警門限、頻率等；程序控制發(fā)送0. 2毫秒寬度的超聲波，同時啟動定時器T 0計(jì)時；為避免接收傳感器直接接收到發(fā)射的超聲波，在發(fā)射超聲波之后插入一段延時，由于設(shè)置超聲波頻率為40KHz，超聲波常溫下在空氣中的傳播速度是340米/秒，計(jì)算可知延時6個脈沖就可以了。延時后啟動接收回波程序，等待接收回波，超時(即在設(shè)定距離內(nèi)無障礙物)即返回前面，若有回波則停止計(jì)時，讀取時間差，利用公式(I)計(jì)算出距離，然后執(zhí)行報警程序，根據(jù)計(jì)算距離結(jié)果及設(shè)定值比較選擇不同參數(shù)，驅(qū)動小喇叭發(fā)出不同頻率的聲音，距離越近頻率越高。最后返回重新開始。步驟開始——單片機(jī)初始化——讀取按鍵數(shù)值——設(shè)置參數(shù)——發(fā)送超聲波一讀取時間差一計(jì)算距離(報警)。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求1.一種新型導(dǎo)盲傳感器，其特征在于，包括超聲波探頭、單片機(jī)、音樂播放器和LED顯示屏；所述超聲波探頭內(nèi)置超聲波發(fā)生器和超聲波接收器，單片機(jī)和超聲波發(fā)生器的輸入端相連，超聲波發(fā)生器的輸出端連接有三極管；超聲波接收器通過運(yùn)算放大器和單片機(jī)連接；所述單片機(jī)還連接有音樂播放器和LED顯示屏。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型導(dǎo)盲傳感器，其特征在于，所述單片機(jī)內(nèi)置測控和處理電路，和功能按鈕電氣連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型導(dǎo)盲傳感器，其特征在于，所述音樂播放器內(nèi)置的播放電路連接有音頻功率放大器；所述播放電路的輸出端還連接有耳機(jī)插口。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種新型導(dǎo)盲傳感器，其特征在于，包括超聲波探頭、單片機(jī)、音樂播放器和LED顯示屏；所述超聲波探頭內(nèi)置超聲波發(fā)生器和超聲波接收器，單片機(jī)和超聲波發(fā)生器的輸入端相連，超聲波發(fā)生器的輸出端連接有三極管；超聲波接收器通過運(yùn)算放大器和單片機(jī)連接；所述單片機(jī)還連接有音樂播放器和LED顯示屏。本實(shí)用新型的有益效果在于應(yīng)用范圍廣，使用價值高，成本低廉，具備完善的道路指引功能，能給予盲人極大的幫助。
文檔編號A61H3/06GK202526511SQ201220059460
公開日2012年11月14日 申請日期2012年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月22日
發(fā)明者付瑋, 代猛 申請人:上海海事大學(xué)