CN203694029U

CN203694029U - 一种超声测距盲人眼镜

Info

Publication number: CN203694029U
Application number: CN201420066328.9U
Authority: CN
Inventors: 李璇; 刘伟松; 王宏宇; 臧桐
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-02-17
Filing date: 2014-02-17
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2024-02-17

Abstract

本实用新型公开了一种超声测距盲人眼镜，属于盲人导航装置技术领域，包括镜架和镜片，所述镜片表面为两片黑色不透光的镜片；其特征在于：所述镜片内部有控制中心，控制中心包括电路连接的供电单元、超声波测距模块、运动处理集成模块、主控芯片和提醒单元；所述超声波测距模块的输出端和运动处理集成模块的输出端分别连接主控芯片的输入端，所述主控芯片的输出端连接提醒单元；所述超声波测距模块为两组，分别为水平测距模块和倾斜测距模块，每组超声波测距模块均包括镜片内部的测距模块与暴露于镜片表面的一对超声波传感器；镜架上还设有模式一选择按键和模式二选择按键。与现有技术相比较具有使用方便、可靠性高的特点。

Description

一种超声测距盲人眼镜

技术领域

本实用新型涉及一种盲人眼镜，特别是一种超声测距盲人眼镜。

背景技术

盲人作为社会上的一个特殊群体，需要社会给予他们更多的关怀和照顾，使他们能够更好的独立生活。然而，如何安全行走是盲人生活中最大的问题。现在市面上存在着很多的盲人使用的导航设备，但普遍存在诸着众多缺点，不适宜被推广使用。传统的盲人导航装置多为手杖，盲人通过敲触大地或者周围的物体来断定行走方向，其结构简单、功能单一、使用方便，但辅助效果不很明显，实际上盲人朋友使用时会碰到诸多问题，比如路况不好、坑洼不平、前方有悬挂的障碍物等，普通的手杖是无法准确探明的，这样严重影响着盲人的安全出行。

目前很多导航装置采用导盲犬导盲，通过导盲犬导盲虽然在一定程度上保证了盲人的出行安全。但是仍然存在着一定的问题，培训一名导盲犬难度较大，一般也得花费3-6个月的时间，培训一只娴熟的导盲犬则需要花费两年左右的时间，加上犬的日常生活消费开支，花费的成本达上万元，同时导盲犬的生命周期有限。

实用新型内容

本实用新型的技术任务是针对以上现有技术的不足，提供一种超声测距盲人眼镜。

本实用新型解决其技术问题的技术方案是：一种超声测距盲人眼镜，包括镜架和镜片，所述镜片表面为两片黑色不透光的镜片；其特征在于：所述的镜片、镜架中空，所述镜片内部有控制中心，控制中心包括电路连接的供电单元、超声波测距模块、运动处理集成模块、主控芯片和提醒单元；所述超声波测距模块的输出端和运动处理集成模块的输出端分别连接主控芯片的输入端，所述主控芯片的输出端连接提醒单元；所述超声波测距模块为两组，分别为水平测距模块和倾斜测距模块，每组超声波测距模块均包括镜片内部的测距模块与暴露于镜片表面的一对超声波传感器，所述的倾斜测距模块的倾斜接收头、倾斜发射头与镜片之间的倾角可调整；所述镜架的镜脚设有充电接口，所述充电接口与所述的供电单元连接；镜架上还设有模式一选择按键和模式二选择按键，所述模式一选择按键和模式二选择按键与主控芯片的输入端数据连接。

上述两组超声波测距模块安放在两镜片内侧分为两行，水平测距模块位于上行，一侧为水平发射头、另一侧为水平接收头，倾斜测距模块位于下行，相对应的一侧为倾斜接收头、另一侧为倾斜发射头。

上述的提醒单元包括语音芯片，所述镜架的镜脚设有耳机接口，耳机接口通过驱动电路与语音芯片连接，所述的语音芯片与主控芯片的输出端连接。

上述的提醒单元还包括位于所述的镜架上的数字震动马达，所述数字震动马达的输入端与主控芯片的输出端连接。

上述供电单元为锂电池。

上述镜片外表面设有太阳能发电装置，所述的太阳能发电装置通过肖特基二极管与供电单元电路连接。

上述太阳能发电装置为多片小型太阳能电池板串联而成。

与现有技术相比较，本实用新型具有以下突出的有益效果。

1、结构简单，使用方便，解决了普通手杖不能检测到路况不好、坑洼不平、前方有悬挂障碍物是问题，保证了盲人出行的安全。

2、同时解决了训练导盲犬成本较高的问题，降低了成本。

3、通过太阳能电池板对该装置充电，环保可行，便于推广。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意框图。

图2是本实用新型超声波测距模块安放位置的结构示意图。

图3是本实用新型的超声波测距电路图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

本实用新型包括镜架、镜片和控制中心。

所述镜片表面为两片黑色不透光的镜片，内部中空，设有控制中心，如图1所示，所述控制中心包括电路连接的供电单元、超声波测距模块、运动处理集成模块、主控芯片和提醒单元。所述超声波测距模块的输出端和运动处理集成模块的输出端分别连接主控芯片的输入端，所述主控芯片的输出端连接提醒单元。所述的供电单元为锂电池。

所述超声波测距模块为两组，分别为水平测距模块和倾斜测距模块。每组超声波测距模块均包括镜片内部的测距模块与暴露于镜片表面的一对超声波传感器。本实施例中，其安放的位置如图2所示，在两镜片内侧分为两行，水平测距模块位于上行，一侧为水平发射头1、另一侧为水平接收头2，倾斜测距模块位于下行，相对应的一侧为倾斜接收头3、另一侧为倾斜发射头4，所述的倾斜接收头3、倾斜发射头4与镜片之间的倾角可调整。超声波测距模块通过水平测距模块检测前方有无障碍，通过倾斜测距模块检测地面物体高度，当没有物体时可以用来检测地面前方有坑洼路段。所述超声波传感器为T/R-40-12小型超声波传感器，其中心频率为40KHz。

本实用新型的特点是利用主控芯片控制超声波的发射和对超声波自发射至接收往返时间的计时。所述主控芯片可以为51单片机（如AT89C51、8751），也可以为MSP430单片机。后者功能强大，芯片体积较小，超低功耗，正常工作时耗电电流仅200uA，数据保持状态仅消耗0.1uA，能够完成数据的采集、存储、计算、分析等过程。但从经济角度考虑，本实施例采用的是8751，8751是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，经济易用，设置方便。本实施例中，超声波测距模块电路图如图3所示，水平测距模块电路的输入端接主控芯片P1.0端口，主控芯片执行，在P1.0 端口输出一个40kHz的脉冲信号，经过三极管T放大，驱动超声波发射头发出40kHz的脉冲超声波，且持续发射200ms。倾斜测距模块电路与水平测距模块电路相同，其输入端接P1.1，接收头与发射头配对，将超声波调制脉冲变为交变电压信号，经运算放大器YF1和YF2两极放大后加至带有锁定环的音频译码集成块LM567，内部的压控振荡器的中心频率f0=1/1.1R8C3，电容C4决定其锁定带宽。调节VR1在发射的载频上，则LM567输入信号大于25mV，输出端8脚由高电平跃变为低电平，作为中断请求信号，送至主控芯片处理。水平测距模块电路的输出端接主控芯片INT0端口，中断优先级最高，倾斜测距模块电路的输出接主控芯片INT1端口。

所述运动处理集成模块为MPU-60X0系列9轴运动处理传感器，它集成了3 轴MEMS 陀螺仪，3 轴MEMS加速度计，以及一个可扩展的数字运动处理器DMP（Digital Motion Processor）。扩展之后就可以通过其I2C 或SPI 接口输出一个9 轴的信号（SPI 接口仅在MPU-6000 可用），MPU-60X0 对陀螺仪和加速度计分别用了三个16 位的ADC，将其测量的模拟量转化为可输出的数字量，为了精确跟踪快速和慢速的运动，传感器的测量范围都是用户可控的，另外此芯片体积较小便于嵌入眼镜镜片中。用户在行进过程中，系统通过运动处理集成模块对数据进行采集，如果眼镜戴的位置不合适导致超声波不能水平放置，运动处理集成模块将对角度进行测量，将数据信息传输至主控芯片，如果在误差范围内，将不提示矫正，反之将提示正确安放。本实施例中，具体为MPU6050传感器。

所述的提醒单元包括语音芯片，所述语音芯片为SC080，SC080是一颗单芯片CMOS的一次性编程语音芯片，具有2个Input脚和 1个I/O脚，具有PWM和DAC输出，语音还原度高，电路简单，它可以通过PWM直接驱动喇叭，也可以通过三极管放大后驱动喇叭，外加驱动电路便可驱动耳机播放。

所述镜架的镜脚设有耳机接口和充电接口，所述耳机接口用以与耳机连接，耳机接口通过驱动电路与控制中心的语音芯片连接，所述充电接口与所述的供电单元锂电池连接，通过充电接口对锂电池充电。镜架上还设有模式一选择按键和模式二选择按键，所述模式一选择按键和模式二选择按键与主控芯片的输入端数据连接，当用户带上眼镜后，可以进行模式选择，当用户按下模式一选择按键时，主控芯片控制倾斜安放的超声波传感器来测量前方物体的高度，当用户按下模式二选择按键时，主控芯片控制倾斜安放的超声波传感器来检测前方道路是否平坦。当进入模式一时，由于安放的超声波传感器角度是恒定的，需要用户自己调整位置使倾斜安放的超声波传感器刚好打到物体最高处，倾斜安放的超声波传感器将数据信息传输至主控芯片，通过主控芯片对数据进行处理计算，从而测量出用户与障碍物之间的距离。当进入模式二时，系统在初次使用时会有一个调试的过程，系统采集用户在行进过程中不同情况下系统随身体重心高度的变化，然后将之存入主控芯片的数据库，在使用过程中，系统将自动排除身体重心对路面是否平坦检测的干扰。

所述镜架中空，便于放置数据、电路连接的导线。

所述的提醒单元还可以包括位于所述的镜架上的数字震动马达，本实施例中的具体位置为靠近鼻梁的镜架处，所述数字震动马达的输入端与主控芯片的输出端连接，当主控芯片接收到的数据表示前方有障碍物时，主控芯片控制数字震动马达动作，提醒用户前方有障碍物，使相应规避或者停止动作，主控芯片可根据障碍物的远近控制数字震动马达的震动频率。

优化方案中，所述镜片外表面设有太阳能发电装置，所述的太阳能发电装置通过肖特基二极管与供电单元电路连接，可以有效防止电流倒灌，通过太阳能发电装置即可为系统自动补偿电流。本实施例中，所述太阳能发电装置为多片小型太阳能电池板串联而成。

本实用新型中所有电子元件以及内嵌系统和处理方法均为现有技术，在此均不再累述。

需要说明的是，本实用新型的特定实施方案已经对本实用新型进行了详细描述，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种超声测距盲人眼镜，包括镜架和镜片，所述镜片表面为两片黑色不透光的镜片；其特征在于：所述的镜片、镜架中空，所述镜片内部有控制中心，控制中心包括电路连接的供电单元、超声波测距模块、运动处理集成模块、主控芯片和提醒单元；所述超声波测距模块的输出端和运动处理集成模块的输出端分别连接主控芯片的输入端，所述主控芯片的输出端连接提醒单元；所述超声波测距模块为两组，分别为水平测距模块和倾斜测距模块，每组超声波测距模块均包括镜片内部的测距模块与暴露于镜片表面的一对超声波传感器，所述的倾斜测距模块的倾斜接收头、倾斜发射头与镜片之间的倾角可调整；所述镜架的镜脚设有充电接口，所述充电接口与所述的供电单元连接；镜架上还设有模式一选择按键和模式二选择按键，所述模式一选择按键和模式二选择按键与主控芯片的输入端数据连接。

2.根据权利要求1所述的一种超声测距盲人眼镜，其特征在于：所述两组超声波测距模块安放在两镜片内侧分为两行，水平测距模块位于上行，一侧为水平发射头、另一侧为水平接收头，倾斜测距模块位于下行，相对应的一侧为倾斜接收头、另一侧为倾斜发射头。

3.根据权利要求1所述的一种超声测距盲人眼镜，其特征在于：所述的提醒单元包括语音芯片，所述镜架的镜脚设有耳机接口，耳机接口通过驱动电路与语音芯片连接，所述的语音芯片与主控芯片的输出端连接。

4.根据权利要求1所述的一种超声测距盲人眼镜，其特征在于：所述的提醒单元包括位于所述的镜架上的数字震动马达，所述数字震动马达的输入端与主控芯片的输出端连接。

5.根据权利要求1所述的一种超声测距盲人眼镜，其特征在于：所述供电单元为锂电池。

6.根据权利要求1所述的一种超声测距盲人眼镜，其特征在于：所述镜片外表面设有太阳能发电装置，所述的太阳能发电装置通过肖特基二极管与供电单元电路连接。

7.根据权利要求6所述的一种超声测距盲人眼镜，其特征在于：所述太阳能发电装置为多片小型太阳能电池板串联而成。