CN202761651U - 新型智能导盲杖 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型智能导盲杖,其本体上设置有语音电路、超声测距电路、压力按钮电路、单片机电路和电源电路,电源电路的输出端分别接语音电路、超声测距电路、压力按钮电路以及单片机电路的电源输入端,语音电路包含一个语音合成芯片,超声测距电路包含四个超声波测距模块,压力按钮电路包含一个压力按钮,单片机电路包含一个微控制器,语音合成芯片、四个超声波测距模块、压力按钮分别与微控制器连接。该实用新型具有路况判断能力,可以判断左、右、前方1m-2m处的障碍物,并可以判断前方路面情况,包括上、下坡、沟和台阶。采用干电池供电,具有质量轻、便于携带、造价低廉的特点,便于推广使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种采用超声波测距的新型智能导盲杖,属于电子测控领域。
背景技术
我国盲人及视力障碍者数量大,约占全世界盲人总数的20%。盲人由于生理上的缺陷,在公共场所行走时面临着诸多不便以及潜在的危险。
目前国内外有诸多类型的盲人导航技术,如导盲机器人,红外线导盲,盲人电子眼镜,GPRS导盲系统等,但这些盲人导航设施大多成本过高或携带不便,且受环境影响较大,并不能被盲人广泛采用。超声波具方向性强、能量易于集中、传播距离较远,以及对障碍物定位具有一定的精确性等特性,能较好地应用于障碍物定位,且其具有成本低、便于携带、体积小的特点,因而易于普及。
发明内容
本实用新型为解决现有的智能导盲杖成本过高、携带不便而提出的一种低成本、功能优异的基于超声波测距的新型智能导盲杖。
为了解决上述技术问题,本实用新型通过以下技术方案实现:
一种新型智能导盲杖,其特征在于导盲杖本体上设置有语音电路、超声测距电路、压力按钮电路、单片机电路和电源电路,电源电路的输出端分别接语音电路、超声测距电路、压力按钮电路以及单片机电路的电源输入端,语音电路包含一个语音合成芯片,超声测距电路包含四个超声波测距模块,压力按钮电路包含一个压力按钮,单片机电路包含一个微控制器,语音合成芯片、四个超声波测距模块、压力按钮分别与微控制器连接。
本实用新型智能导盲杖采用基于单片机的超声波测距技术,能够实现障碍物的定位(距离、方位)以及路况的判别(上、下坡等),并能将信息通过语音反馈给使用者,从而为盲人行走提供方便,且该导盲拐杖成本低,质量轻,便于携带。
附图说明
图1是本实用新型—新型智能导盲杖结构示意图
图2是本实用新型—新型智能导盲杖电路原理图,图中1为语音电路;2为超声测距电路;3为压力按钮电路,4为单片机电路;5为电源电路。
图3是超声波传感器及压力按钮部署主视图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述:
如图1所示,本实用新型的新型智能导盲杖的本体上设置有语音电路1、超声测距电路2、压力按钮电路3、单片机电路4和电源电路5。电源电路5的输出端分别接语音电路1,超声测距电路2,压力按钮电路3以及单片机电路4的电源输入端。语音电路1、超声测距电路2、压力按钮电路3的分别与单片机电路4连接。其中,语音电路1用于播报路况信息;超声测距电路2用于测量当前导盲杖与障碍物之间的距离;压力按钮电路3用于探测导盲杖是否已经着地;单片机电路4为主要控制电路,控制各部分电路以及信息处理;电源电路5为各部分电路提供稳定电源。
如图2 所示,语音电路 1包含一个语音合成芯片U3(本实施例具体型号为SYN6288),单片机电路4包含一个微控制器U1(本实施例具体型号为C8051F360),超声测距电路2包含四个超声波测距模块SFR0-3(本实施例超声波传感器具体型号为HC-SR04),压力按钮电路3包含一个压力按钮SW-PB,语音合成芯片U3、四个超声波测距模块SFR0-3、压力按钮SW-PB分别与微控制器U1连接。
语音合成芯片U3的输入端RxD通过电阻R4、三极管Q1和电阻R5连接至微控制器U1的输出端P0.1,语音合成芯片U3输出端TxD连接微控制器U1的输入端P0.2。四个超声波测距模块SFR0-3的输入端RX0,RX1,RX2,RX3分别连接微控制器U1的输出端P2.0,P2.2,P2.4,P2.6,四个超声波测距模块SFR0-3的输出端TX0,TX1,TX2,TX3分别接微控制器U1的输入端P2.1,P2.3,P2.5,P3.0。压力按钮电路3的输出端(电阻R22不与压力按钮SW-PB相连接的一端)连接微控制器U1的输入端P3.1,电容C31,C32以及电阻R21构成RC电路,按钮SW-PB作为压力按钮置于导盲杖底端。
如图3所示,为了实现探测全方位路况,超声波模块的部署极为重要。考虑到盲人遇到的路况主要分为:前、左、右方向的障碍物,上坡或楼梯,以及下坡或沟坑。因此,四个超声波传感器分别按照不同方位进行部署,其中三个超声波测距模块SFR0-2置于导盲杖中部,并与地面垂直摆放使其相对于使用者分别位于左、右、前三个方向,另一个超声波测距模块SFR3置于导盲杖中部并与水平线形成俯视45°角度使其指向地面;压力按钮SW-PB置于导盲杖下方,用于探测当前导盲杖是否与地面垂直。
本实用新型在目前常用的四角拐杖基础之上进行相应的改造,将设计实现的各模块绑定于杖体之上,同时传感器模块采用超声波传感器来实现,质量轻、体积小,因此整个导盲杖质量轻。另外,由于使用的四角拐杖可伸缩,因此导盲杖更加适用于不同身高的使用者。同时,导盲杖的杖体可拆分为两半,更加易于携带。
本实用新型智能导盲杖采用干电池供电,采用高性能的单片机技术和超声波技术。使用两节5号可充电电池产生工作电源,为各模块供应电源。为了实现多方向的探测与路况分析处理,系统工作流程的合理安排就显得尤为重要。合理的工作流程应当确保系统及时播报当前路况,无漏报或误报,同时也不必过于频繁的探测与报警,频繁探测不仅增加功耗,降低电池使用时间,同时也会让使用者感到无所适从。因此采用以下方案实现复杂的路况信息探测及语音播报提示。对于路面上的障碍物探测,嵌入式微处理器C8051F360通过输出端对SFR0-2循环发送至少10us的高电平信号,SFR0-2的I/O口TRIG自动发送8个40kHz的方波,当有信号返回时,通过SFR0-2模块的I/O口ECHO输出一个高电平,高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间 。通过C8051F360自带的计数器功能得到,根据公式测算出导盲杖到障碍物距离,判断测算距离是否到达警告距离(1 m),若达到则:首先探测语音模块是否被占用,如空闲则根据传感器编号0-2语音播报当前左、右或前方位有障碍,否则系统等待其空闲后再播报。对于路面情况,即是否有上下坡、楼梯、沟等,则按照以下方式进行探测。当拐杖着地时,压力按钮按下,则触发外部中断,中断过程执行以下操作:通过C8051F360输出端对超声波测距模块SFR3发送至少10us的高电平信号,SFR3的I/O口TRIG自动发送8个40kHz的方波,并等待接收来自超声波测距模块SFR3的信号,通过计数器功能测算出障碍物距离,判断测算距离是否到达警告距离(80cm),若测算距离>80+10cm则等待语音模块空闲时通过语音播报当前路况为下坡或有沟,若测算距离<80-10cm则等待语音模块空闲时通过语音播报当前路况为上坡或有台阶。
Claims (5)
1.一种新型智能导盲杖,其特征在于导盲杖本体上设置有语音电路(1)、超声测距电路(2)、压力按钮电路(3)、单片机电路(4)和电源电路(5),电源电路(5)的输出端分别接语音电路(1)、超声测距电路(2)、压力按钮电路(3)以及单片机电路(4)的电源输入端,语音电路(1)包含一个语音合成芯片(U3),超声测距电路(2)包含四个超声波测距模块(SFR0-3),压力按钮电路(3)包含一个压力按钮,单片机电路(4)包含一个微控制器(U1),语音合成芯片(U3)、四个超声波测距模块(SFR0-3)、压力按钮分别与微控制器(U1)连接。
2.根据权利要求1所述的新型智能导盲杖,其特征在于:超声波测距模块根据方位进行部署,其中三个超声波测距模块置于导盲杖中部,并与地面垂直摆放使其相对于使用者分别位于左、右、前三个方向,另一个超声波测距模块置于导盲杖中部并与水平线形成俯视45°角度使其指向地面;压力按钮置于导盲杖下方。
3.根据权利要求1所述的新型智能导盲杖,其特征在于:语音合成芯片(U3)的输入端RxD、输出端TxD分别连接微控制器(U1)的输出端P0.1、输入端P0.2。
4.根据权利要求1所述的新型智能导盲杖,其特征在于:四个超声波测距模块(SFR0-3)的输入端RX0,RX1,RX2,RX3分别连接微控制器(U1)的输出端P2.0,P2.2,P2.4,P2.6,四个超声波测距模块(SFR0-3)的输出端TX0,TX1,TX2,TX3分别连接微控制器(U1)的输入端P2.1,P2.3,P2.5,P3.0。
5.根据权利要求1所述的新型智能导盲杖,其特征在于:压力按钮电路(3)的输出端连接微控制器(U1)的输入端P3.1。
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