CN203118217U - 基于单片机无线通信的盲人交通提示系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于单片机无线通信的盲人交通提示系统，包括：一个由盲人手持的信号发送/接收器，该信号发送/接收器主要包括第一单片机，在第一单片机上连接有无线发射/接收模块、蜂鸣器和看门狗模块；一个嵌入交通灯内部的信号接收/反馈器，该信号接收/反馈器主要包括有第二单片机，第二单片机与交通灯接口电路相连接，在第二单片机上连接有与无线发射模块配套的无线接收/发送模块；信号发送/接收器与信号接收/反馈器通过无线发射/接收模块和无线接收/发送模块相互通信。能广泛用于路口对盲人进行红绿灯的提醒，操作简便，不产生噪声，信号准确，运行可靠。

Description

基于单片机无线通信的盲人交通提示系统

技术领域

本实用新型涉及一种盲人交通提示系统，尤其涉及一种基于单片机无线通信的盲人交通提示系统。 

技术背景

如何有效地解决盲人交通问题，一直是当今社会关注的一大难题。现有的盲人过街提示装置，在红绿灯亮时，能够通过外置扩音器发出相应提示声，但为了使提示音更加清晰，不可避免地存在提示音的音量过大的缺点，对居民生活造成严重干扰，且生产、维护成本高。 

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种基于单片机无线通信的盲人交通提示系统，该系统在不影响其他人正常生活前提下，能够将红绿灯信息发送给过街盲人，使得盲人通过十字路口时更加安全和方便。 

为了实现上述任务，本实用新型采用以下技术解决方案予以实现： 

一种基于单片机无线通信的盲人交通提示系统，其特征在于，包括： 

一个由盲人手持的信号发送/接收器，用于实现询问信号的发送和反馈信号的接收；该信号发送/接收器主要包括第一单片机，在第一单片机上连接有无线发射/接收模块、蜂鸣器和看门狗模块； 

一个嵌入交通灯内部的信号接收/反馈器，用于接收并校验信号发送/接收器的询问信号；该信号接收/反馈器主要包括有第二单片机，第二单片机与交通灯接口电路相连接，在第二单片机上连接有与无线发射模块配套的无线接收/发送模块； 

信号发送/接收器与信号接收/反馈器通过无线发射/接收模块和无线接 收/发送模块相互通信。 

本实用新型的其他特点是： 

所述的第一单片机和第二单片机均选择AT89S51单片机。 

所述的无线发射/接收模块和无线接收/发送模块均选择nRF401芯片。 

所述的蜂鸣器采用ISD1420芯片。 

所述的看门狗模块采用IMP813L芯片。 

本实用新型的基于单片机无线通信的盲人交通提示系统，手持式信号发送/接收器通过第一单片机与无线发射模块来实现询问信号的发送，随后接收/反馈器对询问信号进行处理后并将交通灯的状态给出不同的反馈信号，反馈至手持式信号发送/接收器，最后利用手持式信号发送/接收器内部嵌入的蜂鸣器最终给机主以提示。让每个盲人都能自主地发送/接收信号，同时不影响其他人的正常生活，能广泛用于路口对盲人进行红绿灯的提醒，操作简便，不产生噪声，信号准确，运行可靠。 

附图说明

图1是本实用新型的基于单片机无线通信的盲人交通提示系统结构框图。 

图2发送模块工作流程图； 

图3是接收模块工作流程图； 

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。 

具体实施方式

参见图1，本实施例给出一种基于单片机无线通信的盲人交通提示装置，具体的硬件包括： 

一个由盲人手持的信号发送/接收器，用于实现询问信号的发送和反馈信号的接收；该信号发送/接收器主要包括第一单片机，在第一单片机上连接有无线发射/接收模块、蜂鸣器和看门狗模块； 

一个嵌入交通灯内部的信号接收/反馈器，用于接收并校验信号发送/接收器的询问信号；该信号接收/反馈器主要包括有第二单片机，第二单片机与交通灯接口电路相连接，在第二单片机上连接有与无线发射模块配套的无线接收/发送模块； 

信号发送/接收器与信号接收/反馈器通过无线发射/接收模块和无线接收/发送模块相互通信。 

1、硬件设计 

1）信号发送/接收器的设计 

信号发送/接收器工作流程如图2所示。本实施例中，手持式信号发送/接收器主要包括AT89S51单片机，在AT89S51单片机上连接有无线发射/接收模块、蜂鸣器和看门狗模块。 

AT89S51单片机是一种低功耗，高性能8位单片机，片内含4KB的可反复电擦写的Flash只读程序存储器。 

无线发射模块选用nRF401芯片；蜂鸣器采用ISD1420芯片。另外，为了防止系统崩溃，在信号发送/接收器中不再采用常用的RC复位电路，而是采用看门狗模块，本实施例中，看门狗模块采用IMP813L芯片。 

在具体实现方面，用AT89S51单片机的P2.5口控制无线发射芯片nRF401的PWR＿UP，使其为“1”时，表示正常工作模式，为“0”时，表示待机模式；P2.6口接无线发射芯片nRF401的CS，控制发送接收频率，为“1”时，表示工作频率为434.32MHz，为“0”时，表示工作频率为433.92MHz；RXD、TXD引脚分别接无线发射芯片nRF401的DOUT、DIN引脚，以实现数据的发送和接收，P2.7口控制无线发射芯片nRF401的TXEN端，使其为“1”时，表示进人发送模式，为“0”时，表示进人接收模式；P0.0口控制ISD1420的PLAYE引脚，一个从高到低的电平跳变就可以触发其播放预先录好的提示音。用外部中断源INT1接一个点触式按钮来作为信号发送的触发源，同时还接有一个 用5013三极管来驱动ISD1420芯片，因为P1.0的引脚状态在上电时为高，因此只要INT1被置低触发的时候，ISD1420芯片回路即导通，同时发出声音提示机主信号发送成功。 

2）信号接收/反馈器的设计 

信号接收/反馈器嵌入交通灯系统内部，功能是接收并校验信号发送/接收器中的无线发射/接收模块（nRF401芯片）的询问信号，单片机通过与交通灯接口电路，把交通灯的当时状态（红灯、绿灯或黄灯）转换成一个数字I/0输人信号，同时就信号的不同状态给出不同的反馈信号，通过无线接收/发送模块进行发射，反馈给信号发送/接收器中的无线发射/接收模块进行处理。 

信号接收/反馈器的工作流程如图3所示。相对于信号发送/接收器，信号接收/反馈器比较简单，主要包括一AT89S51单片机、无线接收/发送模块（nRF401芯片）和交通灯接口电路。具体实现方面，nRF401芯片的控制引脚与信号发送/接收器完全一致，不同的是，用P0.0接口控制交通灯状态。 

2、软件设计 

1）软件总体设计 

软件设计时，首先要注意nRF401芯片工作模式切换时，编程中要做相应的延时处理。一般在射频系统中有两种不同的基本通信方式： 

第一种通信方式：从无线发射/接收模块到无线接收/发送模块的数据传输。发送的数据流同时被所有的无线发射/接收模块接收，经过无线发射/接收模块确认后再返回无线接收/发送模块，此方式称为“无线广播”。其数据流传送的流程为:接收至发射，再接收。 

第二种通信方式:在无线接收/发送模块的应答范围内有多个无线发射/接收模块的数据同时传输给阅读器，是一种主动通信的方式，这种通信方式称为多路存取方法。这也是射频系统中的主要通信方式之一。其数据流传送 的流程为：发射、接收，然后再发射。射频系统是个小的无线局域网，所以应选用比较简单的多路存取方法。通信的具体流程为：信号发送/接收器发出询问信号，通过nRF401发送到信号接收/反馈器的无线接收/发送模块，此时无线接收/发送模块通过第二AT89S51单片机首先通过与交通灯接口电路提供的数字I/0信号来判断交通灯的状态，分别调用相应的子程序，随后通过无线接收/发送模块（nRF401芯片）发出不同的反馈信号给信号发送/接收器，信号发送/接收器将根据约定好的协议，根据接收到的不同的反馈信号，由第一AT89S51单片机来调用不同的子程序去驱动语音模块ISD1420，以发出不同的提示音。在无线呼叫系统进行工作时，可能会出现同时有几个发射器处于接收器的工作范围内，这样当有两个或两个以上的发射器同时发送数据时就会出现数据相互的干扰(碰撞)。为此，可以在射频系统中使用多路存取方法来防止数据干扰的发生，其方法有:ALOHA法、“二进制搜索”算法和“动态二进制搜索”算法等，本装置使用“动态二进制搜索”算法防止数据碰撞。二进制搜索算法由一个接收器和多个发射器之间规定的一组命令和应答规则构成，目的在于从多个发射器中选出任一个数据实现通信。通过多次比较，不断筛选出不同的序列号，给每一个发射器编制一个固定的序列号，接收器发出的一个请求命令有意识地将序列号传输时的数据碰撞引导到接收器上，即通过接收器判断是否有碰撞发生。 

由二进制搜索算法的工作流程可知，发射器的数量越多，防碰撞执行时间就将越长，造成延时很大。而动态二进制搜索算法根据一定的算法把数据分成两部分，收发双方各自传送其中一部分数据，可把传输的数据量减小到一半，达到缩短传送时间的目的。因此，采用动态二进制搜索方法可提高执行防碰撞的速度，实现高效率的控制。 

2、数据传送校验方法设计 

使用射频技术传输数据时很容易受外界的干扰，校验是用以识别并以一 定的措施进行数据校正的必要方法。在电路设计中经常使用的校验方法有循环冗余校验法(CRC)、奇偶校验法等，本实施例中，采用最为简单的检错码-偶校验码。这是一种简单同时被广泛使用的校验方法。这种方法是把一个奇偶校验位组合到每一字节中，与每个数据字节合并作为一帧，在数据传输前确定是用偶数校验还是用奇数校验，以保证发射器和接收器二者都用同样的方法进行校验。 

三．抗干扰措施 

基于抗干扰的考虑，做PCB板时采用了1.6mm厚的双面板，连接nRF401芯片的天线以差分方式连接到nRF401。实际设计中，这种天线直接刻蚀在PCB板上。 

四．供电及节电模块设计 

采用9V工业仪表用直流干电池供电，使用一个78L05变压/稳压模块转化成SVTL电平。在节电方面，通过AT89S51单片机的PCON电源控制寄存器来实现程序的睡眠和唤醒，通过非工作时的睡眠状态降低能耗。 

现存盲人交通语音提示系统存在较大的不足，无法起到应有的效果。在本实施例中，采用AT89S51单片机结合无线射频NRF401芯片的方法对其硬件进行了改造，实现了数据的半双工传送且改变了提示音的传送方式。对于可能存在的数据碰撞问题也做了相应考虑，设计了一个简单实用的手持信号发送/接收器和嵌入交通灯系统内部的信号接收/反馈器，解决了现有提示系统存在的问题。采用表面贴装芯片，减小了整机的体积，提高了整机的性价比，成本低，易于生产和推广。经过验证，信号发送/接收器与信号接收/反馈器通信有效范围在10米以上，信号的完整性维持在比较理想的范围内，成功地避免了数据的碰撞，实现了预想功能，运行可靠。 

Claims (5)

1.一种基于单片机无线通信的盲人交通提示系统，其特征在于，包括：

一个由盲人手持的信号发送/接收器，用于实现询问信号的发送和反馈信号的接收；该信号发送/接收器主要包括第一单片机，在第一单片机上连接有无线发射/接收模块、蜂鸣器和看门狗模块；

一个嵌入交通灯内部的信号接收/反馈器，用于接收并校验信号发送/接收器的询问信号；该信号接收/反馈器主要包括有第二单片机，第二单片机与交通灯接口电路相连接，在第二单片机上连接有与无线发射模块配套的无线接收/发送模块；

信号发送/接收器与信号接收/反馈器通过无线发射/接收模块和无线接收/发送模块相互通信。

2.如权利要求1所述的基于单片机无线通信的盲人交通提示系统，其特征在于，所述的第一单片机和第二单片机均选择AT89S51单片机。

3.如权利要求1所述的基于单片机无线通信的盲人交通提示系统，其特征在于，所述的无线发射/接收模块和无线接收/发送模块均选择nRF401芯片。

4.如权利要求1所述的基于单片机无线通信的盲人交通提示系统，其特征在于，所述的蜂鸣器采用ISD1420芯片。

5.如权利要求1所述的基于单片机无线通信的盲人交通提示系统，其特征在于，所述的看门狗模块采用IMP813L芯片。

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