CN202526511U - 一种新型导盲传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型导盲传感器，其特征在于，包括超声波探头、单片机、音乐播放器和LED显示屏；所述超声波探头内置超声波发生器和超声波接收器，单片机和超声波发生器的输入端相连，超声波发生器的输出端连接有三极管；超声波接收器通过运算放大器和单片机连接；所述单片机还连接有音乐播放器和LED显示屏。本实用新型的有益效果在于：应用范围广，使用价值高，成本低廉，具备完善的道路指引功能，能给予盲人极大的帮助。
Description
技术领域
本实用新型涉及盲人用品领域，特别涉及到一种新型导盲传感器。
背景技术
盲道并不能解决盲人在路上行走所遇到的所有的实际问题，比如过马路时往往没有盲道，或在盲道前方有障碍物等等。
GPS盲人导航设备，这款导航系统由两个部分组成，一个目的地选定设备由盲人朋友携带并操作，另一个指路设备则安放在导盲犬把手上。盲人朋友可以通过设备的语音设定协助，确定目的地地点，然后就可以带着导盲犬出门了。导盲犬把手上的指示设备会根据GPS定位讯号，通过振动做出提示，告诉你应该左拐还是右拐。但是这种设备使用不便，结构复杂，成本也比较高。
综上所述，针对现有技术的缺陷，特别需要一种新型导盲传感器，以解决以上提到的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种新型导盲传感器，以传感器为基础，同时引入了超声波的功能，设计了一种能方便盲人行走的设备，从而实现本实用新型的目的。
本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种新型导盲传感器，其特征在于，包括超声波探头、单片机、音乐播放器和LED显示屏；所述超声波探头内置超声波发生器和超声波接收器，单片机和超声波发生器的输入端相连，超声波发生器的输出端连接有三极管；超声波接收器通过运算放大器和单片机连接；所述单片机还连接有音乐播放器和LED显示屏。
在本实用新型的一个实施例中，所述单片机内置测控和处理电路，和功能按钮电气连接。
在本实用新型的一个实施例中，所述音乐播放器内置的播放电路连接有音频功率放大器；所述播放电路的输出端还连接有耳机插口。
本实用新型的有益效果在于：应用范围广，使用价值高，成本低廉，具备完善的道路指引功能，能给予盲人极大的帮助。
附图说明
图1为本实用新型所述的一种新型导盲传感器的结构框图。
图2为本实用新型所述的一种新型导盲传感器的主板电路图。
具体实施方式
为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。
如图1所示，本实用新型所述的一种新型导盲传感器，包括超声波探头、单片机100、音乐播放器300和LED显示屏400；所述超声波探头内置超声波发生器210和超声波接收器220，单片机100和超声波发生器210的输入端相连，超声波发生器210的输出端连接有三极管211；超声波接收器220通过运算放大器和单片机100连接；所述单片机100还连接有音乐播放器300和LED显示屏400；所述单片机100内置测控和处理电路，和功能按钮电气连接；所述音乐播放器300内置的播放电路连接有音频功率放大器；所述播放电路的输出端还连接有耳机插口。
本实用新型使用时，超声波探头方向指向探测方向，并发出超声波。当前方有障碍物时，探头发出的超声波被反射回来，再由超声波传感器接收。设定了一定的报警距离后，当物体处于报警距离范围内，喇叭就会发出音乐声并随着向障碍物的接近频率逐渐升高，起到提示作用。远距、近距、控制按钮可用来控制报警的距离，通电时初始报警距离为2米，按远距控制按钮可将初始报警距离设为4米，按近距控制按钮可将初始报警距离设为1米，报警声音音量为自动调节。
超声波测距采用的方法是时间差测距法，在超声波发生器发射出超声波的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波 接收器收到反射波就立即停止计时，测出发射和接收到回波的时间差Δｔ。由下式可以求出超声波发射地与目标之间的距离Ｓ
S=v×Δt （1）
（1）式中ｖ为超声波的传播速度，超声波常温下在空气中的传播速度是340米／秒，传播速度与空气的温度、湿度等因素的有关，这里由于测量距离不长，测量精度要求不高，不考虑其他影响，只要测得超声波发射和接收回波的时间差Δｔ，按（1）式计算即可。
如图2所示，超声波发射电路由CC7555时基电路和超声波发射探头组成。单片机AT89C2051的P1.7引脚控制CC7555时基电路产生40kHz的频率信号给超声波发生器，由超声波探头发射的超声波射向障碍物。利用超声波测距具有以下特点：测量灵敏度高，穿透力强，测量速度快，测量角度大，可对较大范围内的物体进行检测。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，送至音频译码集成模块LM567。LM567是带锁相环的音频译码器，具有选频功能，LM567内部的压控振荡器的中心频率f＝1/1.1RC，当LM567输入信号大于25mV时，输出端由高电平跳变为低电平，将其作为单片机的中断请求信号，以启动中断服务子程序。
通过单片机来来计算发射信号时到收到信号是产生下降沿这段时间的长度，再通过数学计算，转化为距离，然后在显示器上显示。在超声测距中，本方案采用40KHz的信号，可以通过硬件来产生，比如555，CMOS电路CD4046，还可以通过软件来产生。本方案中采用弹片机软件产生。
为了使音乐声音放大，故需要选择音频功率放大器。我们选择LM386作为本装置的音频功率放大器。理由如下：增益高，功耗小，在各种功率放大设备中得到了广泛的应用，我们选取的是增益为200的功放电路。LM386共有八个管脚，1号管脚为增益的设定，2号管脚为反相输入u-，3号管脚为同相输入u+，4号管脚接地，5号管脚输出u0，6号管脚为+Ucc，8号和7号管脚接旁路。在6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW，使得LM386特别适用于电池供电的场合。本设计中，为了使得MP3能发出双声道的立体声，我们用两个相同的功放分别接上MP3系统的两个口，再与74LS153双四选一数据选择器连接。74ls153 是常用的双4选1数据选择器/多路选择器，共十六个管脚，由于盲人与障碍物的距离不同，因此我们利用电阻的阻值作为音量的调节，当距离大于四米时，不发声，当距离为3-4米时，阻值为10K的电阻与数据选择器相连接，即发出的声音比较微弱，当距离为2-3米时，与阻值为5K的电阻相接，声音变响一些，当距离为1-2米时，接入阻值为1K的电阻，声音比较响亮，当距离小于1米时，与导线相连接，即声音达到最响。本方案中，利用MP3耳机中所引出的两根导线分别接到相应的电阻上，利用耳机输出的双声道分别接入电路，与数据选择器和功放连接，组成副板的电路结构。
开关控制电源的通断，远距、近距控制按钮一端接高电平，当其中任意按键按下时会产生一个中断请求信号送入INT1，同时，从P1口读数判断按键的状态并调用相应的子程序进行处理。远距、近距控制按钮同时只有一个有效，由软件控制，都按下时为近距控制按钮有效。音乐声由三极管驱动，由报警程序控制，对应不同的按键及距离，发出不同频率的声音。
本系统软件采用模块化设计，超声波测距导盲器的超声波测距、按键控制、报警提示都由AT89C51单片机控制，上电后主程序无限循环，初始化后系统设置一系列初始值，包括超声波发射间隔数、定时器定时初值、报警门限值等，然后读取按键的状态，再根据按键状态对初始设定值进行修改，初始值报警距离设定为4米，即4米内有障碍物时即驱动数字音乐播放器发出声音，并且随着距离的接近，不断调整参数，使得声音的频率不断提高，即发出的声音变尖。远距、近距控制按钮分别对应不同的超声波发射间隔和报警门限、频率等；程序控制发送0.2毫秒宽度的超声波，同时启动定时器Ｔ0计时；为避免接收传感器直接接收到发射的超声波，在发射超声波之后插入一段延时，由于设置超声波频率为40KHz,超声波常温下在空气中的传播速度是340米／秒,计算可知延时6个脉冲就可以了。延时后启动接收回波程序，等待接收回波，超时(即在设定距离内无障碍物)即返回前面，若有回波则停止计时，读取时间差,利用公式(1)计算出距离，然后执行报警程序，根据计算距离结果及设定值比较选择不同参数，驱动小喇叭发出不同频率的声音，距离越近频率越高。最后返回重新开始。步骤：开始——单片机初始化——读取按键数值——设置参数——发送超声波——读取时间差——计算距离（报警）。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.一种新型导盲传感器，其特征在于，包括超声波探头、单片机、音乐播放器和LED显示屏；所述超声波探头内置超声波发生器和超声波接收器，单片机和超声波发生器的输入端相连，超声波发生器的输出端连接有三极管；超声波接收器通过运算放大器和单片机连接；所述单片机还连接有音乐播放器和LED显示屏。
2.根据权利要求1所述的一种新型导盲传感器，其特征在于，所述单片机内置测控和处理电路，和功能按钮电气连接。
3.根据权利要求1所述的一种新型导盲传感器，其特征在于，所述音乐播放器内置的播放电路连接有音频功率放大器；所述播放电路的输出端还连接有耳机插口。
Priority Applications (1)
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| CN2012200594608U CN202526511U (zh) | 2012-02-22 | 2012-02-22 | 一种新型导盲传感器 |
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Publications (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105575297A (zh) * | 2016-03-03 | 2016-05-11 | 厦门精图信息技术有限公司 | 一种帮盲人指路的地名标志 |
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2012
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