CN201076033Y - 超声导盲手套 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及利用超声来实现对盲人进行障碍物提示的手套，其结构为：一个第一隔离金属片(2)套装在手套(4)的第四、第五手指部分，一号超声发射探头(1)、一号超声接收探头(10)和一号振动电机(11)安装在第一隔离金属片(2)上，连接线(5)的一端连接一号超声发射探头(1)、一号超声接收探头(10)和一号振动电机(11)，另一端连接一块具有电源接口(6)的电路板(7)。该装置可以对道路上的障碍物进行距离探测并把障碍物距离信息转换成振动提示，盲人可以根据提示振动的强弱变化的来判断有无障碍物及离障碍物的距离。达到导盲作用。它避免了以声音作为提示的容易受到环境影响的不足。

Description

超声导盲手套

技术领域

本实用新型涉及一种超声导盲手套，是一种利用超声来实现对盲人进行障碍物提示的手套。

背景技术

中国是世界上盲人最多的国家.约有900万视力障碍或全盲者，占全世界4500万盲人总数的1/5左右。盲人生活在黑暗的世界中.是社会的弱势群体。如何安全行走，是盲人生活中最大的问题。

盲人在独自行走时主要依靠导盲装置。最简单常用的装置是普通的手杖，用它在地面上敲击，可帮助盲人发现0.5米以内的障碍物。它的主要缺点是不能发现较远的障碍物以及空中突出的障碍物。对相当于头部、胸的位置悬挂或突出的物体，如广告牌等，手杖就无法适用。另外，盲人还可以利用导盲犬带路，但导盲犬不易训练且成本较高。现也有一些利用超声来报警的导盲装置，但用的是声音来提示盲人。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提出了一种用单片机开发的超声波导盲手套，具有低成本、实用和精确的特点。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种超声导盲手套，其特征在于，所述的手套包括：一个第一隔离金属片2套装在手套4的第四、第五手指部分，一号超声发射探头1、一号超声接收探头10和一号振动电机11安装在第一隔离金属片2上，连接线5的一端连接一号超声发射探头1、一号超声接收探头10和一号振动电机11，另一端连接一块具有电源接口6的电路板7。

上述电路板7为一块集成电路板，单片机控制电路、超声发射电路、超声接收电路、电机驱动电路集成在电路板7上，组成导盲手套控制系统。

所述的连接线5采用网线。

所述的单片机控制电路包括单片机、晶振；超声发射电路包括超声发射头和分频器；超声接收电路包括超声接收头、运算放大器和音频译码芯片。

上述超声导盲手套还具有一个第二隔离金属片12套装在手套4的第二、第三手指部分，二号超声发射探头3、二号超声接收探头8和二号振动电机9安装在第二隔离金属片12上。

本实用新型的工作原理如下：

超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据定时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s＝340t/2，这里由于测量距离不长，其传输时间是完全可以保证的。

工作时先由单片机的ALE端经分频器产生40KHz频率的信号以驱动超声波传感器，使它发射脉冲。脉冲发射400μs，定时器开始计时。

超声接收探头收到回波会产生微弱的电流信号，将此信号用运算放大器放大，并送到音频译码芯片LM567，音频译码芯片LM567收到特定频率且大于25mV的交流电后就会产生一个中断信号，此时定时器停止计时。程序计算出从发射到接收的时间差Δt，最终利用单片机计算出距障碍物的距离。

计算出距障碍物的距离与单片机设定的距离进行比较，然后使特定的端口输出高电平，控制振动电机的振动，进行报警指示。

障碍物的距离在0-0.5米时，振动电机会产生一强振，距障碍物的距离在0.5-1米时，振动电机会产生一弱振。

超声导盲手套装有两套超声收发装置，并有两个电机，由程序控制循环工作，可以实现对两个方向障碍物的探测。

有益效果

该导盲手套可以对盲人前面道路上的障碍物进行距离探测并把障碍物距离信息转换成振动提示，盲人可以根据提示振动的强弱变化的来判断有无障碍物及离障碍物的距离.达到导盲作用。它避免了以声音作为提示的容易受到环境影响的不足。产品成本低，功能强大，重量轻，体积小，很有市场推广前景。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型的超声发射电路

IC1：74LS57分频器               R1，R2：电阻      Q1：放大三极管

T1：超声发射头

图2是本实用新型的超声接收电路

R1，R2，R3，R4，R5：电阻        R：超声接收头     C1，C4，C5：瓷片电容

C2，C3，C6：电解电容            W1：可变电阻      IC1：LM358运算放大器

IC2：LM567音频译码芯片

图3是本实用新型的单片机电路

IC1：AT89S51单片机              X1：7.2MHz晶振    C1：电解电容

C2，C3：瓷片电容                R1：电阻

图4是本实用新型的电机驱动电路

Q1，Q2，Q3，Q4：三极管          R1，R2：电阻

图5是本实用新型的程序流程图

图6是本实用新型的电路示意图

图7是本实用新型的外观图

1：一号超声发射探头   2：隔离金属片        3：二号超声发射探头

4：手套               5：连接线            6：电池接头

7：线路板             8：二号超声接收探头  9：二号振动电机

10：一号超声接收探头  11：一号振动电机

具体实施方式

如图1和图3所示，由于频率为40kHz左右的超声波在空气中传播的效率最佳，所以本实用新型的单片机用7.2MHz的晶振驱动，经过ALE六分频后得到1.2MHz的方波信号，分频器采用可以30分频的74LS57，经过分频器分频后得到40KHz的方波信号，经三极管9013放大后驱动超声发射探头UCM40T。由于超声探头的发射角为60度，所以我们采用了两套发射装置，以使盲人可以知道前面两个方向的障碍物情况。74LS57的6脚是控制端，高电平有效。工作时，由程序控制P1.0和P1.1使两套系统分别工作，图中只画了一套，同时接收装置也是分别工作，互不影响。

如图2所示，超声波的接收传感器采用与发射传感器配对的UCM40R，将由发射传感器发出的经反射后的超声波脉冲转变为微弱的交流信号.经过运算放大器LM358的两级放大后(LM358是八管脚双运放，两级运放用一片即可，负电压由ICL7660提供)送至音频译码集成模块LM567的3脚。LM567是音频译码器，具有选频功能，LM567内部的压控振荡器的中心频率f＝1/1.1RC，R为图2中的W1，C为图2中的C4，当LM567输入信号大于25Mv，并且频率大约为f＝1/1.1RC时，输出端8脚由高电平跳变为低电平，将其作为单片机的中断请求信号，送至单片机INT0端.以启动中断服务子程序。发射装置有两套，因此接收装置也有两套，图中只画了其中的一套，另一套电路同样，但输入单片机的中断口为INT1。

如图3所示，单片机用开关上电复位，并采用30K电阻，开机后电机会振动0.5秒以提示盲人已经正确开机。晶振采用7.2MHz，用30pF的电容耦合。

如图4所示，电动机用三极管驱动，P1.2和P1.3控制第一套电机和第二套电机0.5米内时的强振，P1.4和P1.5控制第一套电机和第二套电机0.5-1米时的弱振，振动的强弱由三极管间连不同的电阻就可以控制。

如图5所示，单片机在初始化之后进入一号机判断程序，收到中断后，读出定时器中的数值，先将定时器中的数值与0.5米距离相应的数值进行比较，若在0.5米内则一号电机强振两秒并进入二号机判断程序，若不在0.5米内则与1米相应的数值进行比较，若是则一号电机弱振两秒并进入二号机判断程序，若不是则直接进入二号机判断程序，二号机判断程序与一号机相对称。

如图6所示，各部分以单片机为中心组成一个整体。

如图7所示，超声发射探头，超声接收探头和振动电机一共有两套。2为隔离金属片，以避免接收和发射探头之间的干扰。5为连接线，一共有七股，一端分别连一号超声发射探头，二号超声发射探头，一号超声接收探头，二号超声接收探头，一号振动电机，二号振动电机和地线，另一端接电路板上的对应点。考虑到网线的抗干扰能力好，又有八股，所以本实用新型采用了网线作为连接线。6为电源接口，接四节七号电池。除超声探头和振动电机外的电路都做在电路板上。

Claims (5)

1.一种超声导盲手套，其特征在于，所述的手套包括：一个第一隔离金属片(2)套装在手套(4)的第四、第五手指部分，一号超声发射探头(1)、一号超声接收探头(10)和一号振动电机(11)安装在第一隔离金属片(2)上，连接线(5)的一端连接一号超声发射探头(1)、一号超声接收探头(10)和一号振动电机(11)，另一端连接一块具有电源接口(6)的电路板(7)。

2.如权利要求1所述的超声导盲手套，其特征在于，所说的电路板(7)为一块集成电路板，单片机控制电路、超声发射电路、超声接收电路、电机驱动电路集成在电路板(7)上，组成导盲手套控制系统。

3.如权利要求2所述的超声导盲手套，其特征在于，所述的单片机控制电路包括单片机、晶振；超声发射电路包括超声发射头和分频器；超声接收电路包括超声接收头、运算放大器和音频译码芯片。

4.如权利要求1所述的超声导盲手套，其特征在于，所述的连接线(5)采用网线。

5.如权利要求1所述的超声导盲手套，其特征在于，所说的超声导盲手套还具有一个第二隔离金属片(12)套装在手套(4)的第二、第三手指部分，二号超声发射探头(3)、二号超声接收探头(8)和二号振动电机(9)安装在第二隔离金属片(12)上。

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