CN105768313A - 一种遇障超声波报警智能帽 - Google Patents
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Abstract
本发明属于智能穿戴技术领域，涉及一种遇障超声波报警智能帽，在现有帽子基础上设置单片机、第一频率信号驱动放大电路、第二频率信号驱动放大电路、第一超声波接收信号放大器、第二超声波接收信号放大器、WIFI连接模块、蓝牙连接模块、温度传感器、第一超声波发射器、第二超声波发射器、第一超声波接收器和第二超声波接收器，遇到障碍物时进行报警提示，提高超声波测距精度和戴帽者的安全性，而且采用小角度、小盲区超声波传感器，具有测量准确、无接触、防水、防腐蚀、低成本的优点。
Description
技术领域：
本发明属于智能穿戴技术领域，涉及一种遇障超声波报警智能帽，特别是一种通过WIFI或/和蓝牙与手机进行信息互联的遇障超声波报警智能帽。
背景技术：
随着生活节奏的加快及人们生活水平的提高，人们对于健康的重要性有了更深的理解，广场舞、暴走团、太极剑、太极拳成为一种流行趋势，在这些健身运动中，人们往往需要戴帽子以实现护头保暖防寒、为头发防尘防污染、防晒防辐射、约束头发的效果，但是，戴帽子特别是有帽沿的帽子会影响人眼视线，不能及时发现附近障碍物并躲避，现有的智能帽大多是用于促进毛发生长(ZL2015210338993)、疲劳监测(专利申请号2015109816538)、具有保健功能(ZL2015204503692)、设有语音播放装置并带有定位系统(ZL2015202581818)、温度可调(ZL2014203376483)等等，因此对于人们尤其是老年人身体健康有重要作用的遇障报警技术成为一种迫切需求。“基于单片机的红外盲人避障帽”解放了盲人的双手，用帽子上的传感器代替盲杖对障碍物的感知，让盲人可以在无人帮助的情况下可以自主行走。盲人避障帽采用红外技术探测前方障碍物的距离及大小，返回不同的电压信号，通过单片机对这些电压信号的处理与识别发出不同报警声，提示盲人有效感知周围环境并做出相应行动，但是该红外盲人避障帽具有其局限性，仅适用于盲人，不能满足大多数人群的需要，而且目前，市面上还没有出现通过WIFI或蓝牙与手机进行信息互联的遇障超声波报警智能帽。
发明内容：
本发明的目的是在于克服现有技术存在的缺陷，寻求设计提供一种遇障超声波报警智能帽，其内集成超声波传感器，在报警距离内有障碍物时发出警报信息。
为了实现上述目的，本发明所述遇障超声波报警智能帽是在现有帽子基础上设置单片机、第一频率信号驱动放大电路、第二频率信号驱动放大电路、第一超声波接收信号放大器、第二超声波接收信号放大器、WIFI连接模块、蓝牙连接模块、温度传感器、第一超声波发射器、第二超声波发射器、第一超声波接收器和第二超声波接收器，第一超声波发射器与第一超声波接收器电连接组成第一超声波传感器，第二超声波发射器与第二超声波接收器电连接组成第二超声波传感器，第一超声波传感器和第二超声波传感器分别设置在帽子的前部和后部，第一超声波传感器和第二超声波传感器的探测角度均为向地倾斜45°；单片机分别与第一频率信号驱动放大电路、第二频率信号驱动放大电路、第一超声波接收信号放大器、第二超声波接收信号放大器、WIFI连接模块、蓝牙连接模块和温度传感器电连接组成遇障报警装置，遇障报警装置进行防水处理后置于帽沿或/和帽顶，第一频率信号驱动放大电路、第二频率信号驱动放大电路分别与第一超声波发射器、第二超声波发射器连接，第一超声波接收信号放大器、第二超声波接收信号放大器分别与第一超声波接收器、第二超声波接收器连接，温度传感器实现环境温度补偿，单片机通过WIFI连接模块或/和蓝牙连接模块与手机进行信息互联。
本发明所述遇障超声波报警智能帽的报警距离有近、中、远距离三种报警距离模式，默认报警距离分别为1m、5m、10m，通过手机屏幕能够选择报警模式并且自定义调整报警模式的默认报警范围。
本发明所述遇障超声波报警智能帽遇到障碍物时，单片机通过外部引脚输出脉冲宽度为250μs、40kHz的10个脉冲串，并通过频率信号驱动放大电路以推挽方式加到置于帽前部及帽后部的超声波发射器而发射出超声波,在超声波发射的同时，单片机内的计时器开始计时,超声波在空气中传播碰到障碍物时立即返回,超声波接收器收到反射波后单片机内的计时器停止计时，得到超声波从发射到接收的时间差△t，超声波在空气中的传播速度v＝331.45+0.607T,其中T为温度传感器测得的环境温度，根据超声波从发射到接收的时间差△t和超声波的传播速度v计算出发射点距障碍物的距离S＝v×△t/2，当S小于所选报警模式报警距离时，在手机屏幕以图像或/和通过手机喇叭以声音方式发出警报信息，以提高安全性。
本发明与现有技术相比，具有以下优点，一是遇障超声波报警智能帽除正常帽子的护头保暖防寒、为头发防尘防污染、防晒防辐射、约束头发等功能外，还能在遇到障碍物时进行报警提示；二是进行了环境温度补偿，提高了超声波测距精度和戴帽者的安全性；三是有效利用了手机中原有的手机屏幕、喇叭、手机振动传感器等元器件，降低了成本；四是帽前、后部采用超声波回波测距原理，运用精确的时差测量技术，检测传感器与目标物之间的距离，采用小角度、小盲区超声波传感器，具有测量准确、无接触、防水、防腐蚀、低成本等优点。
附图说明：
图1为本发明的工作原理示意框图。
具体实施方式：
下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。
实施例：
本实施例所述遇障超声波报警智能帽是在现有帽子基础上设置单片机1、第一频率信号驱动放大电路51、第二频率信号驱动放大电路52、第一超声波接收信号放大器71、第二超声波接收信号放大器72、WIFI连接模块A、蓝牙连接模块B、温度传感器9、第一超声波发射器41、第二超声波发射器42、第一超声波接收器61和第二超声波接收器62，第一超声波发射器41与第一超声波接收器61电连接组成第一超声波传感器，第二超声波发射器42与第二超声波接收器62电连接组成第二超声波传感器，第一超声波传感器和第二超声波传感器分别设置在帽子的前部和后部，第一超声波传感器和第二超声波传感器的探测角度均为向地倾斜45°；单片机1分别与第一频率信号驱动放大电路51、第二频率信号驱动放大电路52、第一超声波接收信号放大器71、第二超声波接收信号放大器72、WIFI连接模块A、蓝牙连接模块B和温度传感器9电连接组成遇障报警装置，遇障报警装置进行防水处理后置于帽沿或/和帽顶，第一频率信号驱动放大电路51、第二频率信号驱动放大电路52分别与第一超声波发射器41、第二超声波发射器42连接，第一超声波接收信号放大器71、第二超声波接收信号放大器72分别与第一超声波接收器61、第二超声波接收器62连接，温度传感器9实现环境温度补偿，单片机通过WIFI连接模块A或/和蓝牙连接模块B与手机进行信息互联。
本实施例所述遇障超声波报警智能帽的报警距离有近、中、远距离三种报警距离模式，默认报警距离分别为1m、5m、10m，通过手机屏幕2能够选择报警模式并且自定义调整报警模式的默认报警范围。
本实施例述遇障超声波报警智能帽遇到帽前方障碍物31时，单片机1通过外部引脚输出脉冲宽度为250μs、40kHz的10个脉冲串，并通过第一频率信号驱动放大电路51以推挽方式加到第一超声波发射器41向帽前方发射出超声波，当第一个超声波脉冲群发射结束后，单片机1内的计时器开始计时,超声波在空气中传播碰到帽前方障碍物31时立即返回至接收反射波的第一超声波接收器61,在检测到第一个反射波脉冲的瞬间,单片机1内的计时器停止计时，得到超声波从发射到接收的时间差△t，超声波在空气中的传播速度v＝331.45+0.607T,其中T为温度传感器9测得的环境温度，根据超声波从发射到接收的时间差△t和超声波的传播速度v计算出发射点距帽前方障碍物31的距离S＝v×△t/2，当S小于所选报警模式报警距离时，在手机屏幕2以图像或/和通过手机喇叭8以声音方式发出警报信息，以提高安全性。
本实施例述遇障超声波报警智能帽遇到帽后方障碍物32时，单片机1通过外部引脚输出脉冲宽度为250μs、40kHz的10个脉冲串，并通过第二频率信号驱动放大电路52以推挽方式加到第二超声波发射器42向帽后方发射出超声波，当第一个超声波脉冲群发射结束后，单片机1内的计时器开始计时,超声波在空气中传播碰到帽后方障碍物32时立即返回至接收反射波的第二超声波接收器62,在检测到第一个反射波脉冲的瞬间,单片机1内的计时器停止计时，得到超声波从发射到接收的时间差△t，超声波在空气中的传播速度v＝331.45+0.607T,其中T为温度传感器9测得的环境温度，根据超声波从发射到接收的时间差△t和超声波的传播速度v计算出发射点距帽后方障碍物32的距离S＝v×△t/2，当S小于所选报警模式报警距离时，在手机屏幕2以图像或/和通过手机喇叭8以声音方式发出警报信息，以提高安全性。
Claims (3)
1.一种遇障超声波报警智能帽，其特征在于在帽子上设置单片机、第一频率信号驱动放大电路、第二频率信号驱动放大电路、第一超声波接收信号放大器、第二超声波接收信号放大器、WIFI连接模块、蓝牙连接模块、温度传感器、第一超声波发射器、第二超声波发射器、第一超声波接收器和第二超声波接收器，第一超声波发射器与第一超声波接收器电连接组成第一超声波传感器，第二超声波发射器与第二超声波接收器电连接组成第二超声波传感器，第一超声波传感器和第二超声波传感器分别设置在帽子的前部和后部，第一超声波传感器和第二超声波传感器的探测角度均为向地倾斜45°；单片机分别与第一频率信号驱动放大电路、第二频率信号驱动放大电路、第一超声波接收信号放大器、第二超声波接收信号放大器、WIFI连接模块、蓝牙连接模块和温度传感器电连接组成遇障报警装置，遇障报警装置进行防水处理后置于帽沿或/和帽顶，第一频率信号驱动放大电路、第二频率信号驱动放大电路分别与第一超声波发射器、第二超声波发射器连接，第一超声波接收信号放大器、第二超声波接收信号放大器分别与第一超声波接收器、第二超声波接收器连接，温度传感器实现环境温度补偿，单片机通过WIFI连接模块或/和蓝牙连接模块与手机进行信息互联。
2.根据权利要求1所述遇障超声波报警智能帽，其特征在于其报警距离有近、中、远距离三种报警距离模式，默认报警距离分别为1m、5m、10m，通过手机屏幕能够选择报警模式并且自定义调整报警模式的默认报警范围。
3.根据权利要求1所述遇障超声波报警智能帽，其特征在于遇到障碍物时，单片机通过外部引脚输出脉冲宽度为250μs、40kHz的10个脉冲串，并通过频率信号驱动放大电路以推挽方式加到置于帽前部及帽后部的超声波发射器而发射出超声波,在超声波发射的同时，单片机内的计时器开始计时,超声波在空气中传播碰到障碍物时立即返回,超声波接收器收到反射波后单片机内的计时器停止计时，得到超声波从发射到接收的时间差△t，超声波在空气中的传播速度v＝331.45+0.607T,其中T为温度传感器测得的环境温度，根据超声波从发射到接收的时间差△t和超声波的传播速度v计算出发射点距障碍物的距离S＝v×△t/2，当S小于所选报警模式报警距离时，在手机屏幕以图像或/和通过手机喇叭以声音方式发出警报信息。
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