CN204208002U - 基于stc15f2k61s2单片机的智能语音盲人杖 - Google Patents
基于stc15f2k61s2单片机的智能语音盲人杖 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于STC15F2K61S2单片机的智能语音盲人杖，包括STC15F2K61S2单片机，以及与STC15F2K61S2单片机连接的语音模块、时钟芯片、超声波模块和按键模块。所述STC15F2K61S2单片机的输入端还连接有烟雾传感器。所述STC15F2K61S2单片机的输出端还连接有液晶显示器。该盲人杖采用语音模块提示，相比较蜂鸣器而言，能让人更快反应并快速避开障碍物且更人性化；超声波测距精确,检测距离可通过按键调整，反应更迅捷，语音提醒及时，不会出现延误现象；采用按键调整方式，更好的进行人机交互；警告距离的设置，时间的调节，都可语音报出，真正方便盲人；烟雾传感器实时检测所在区域是否有可燃性气体超标，保护盲人安全。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种盲人用品，具体是一种基于STC15F2K61S2单片机的智能语音盲人杖。
背景技术
在我们日常生活中，盲人的生活有诸多不便的地方，其中一个就是盲人在行走过程中，无法了解到前方是否有障碍存在，难免会撞到障碍物，为此有人设计过红外线自动感盲人杖，但红外线自动感知障碍时，经常出现接收设备本身主动发送信号的干扰问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于STC15F2K61S2单片机的智能语音盲人杖，该避障简易装置可以使盲人在行走时能够实时探测前方一段距离是否有障碍物存在，并由语音系统发出语音提醒，可以有效地避免盲人撞到障碍物而受伤的情况发生。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种基于STC15F2K61S2单片机的智能语音盲人杖，包括STC15F2K61S2单片机，以及与STC15F2K61S2单片机连接的语音模块、时钟芯片、超声波模块和按键模块。
作为本实用新型进一步的方案：所述STC15F2K61S2单片机的输入端还连接有烟雾传感器。
作为本实用新型进一步的方案：所述STC15F2K61S2单片机的输出端还连接有液晶显示器。
作为本实用新型进一步的方案：所述时钟芯片采用DS1320时钟芯片。
作为本实用新型进一步的方案：所述液晶显示器的大小为128mm*64mm。
作为本实用新型进一步的方案：所述STC15F2K61S2单片机的P3.2引脚、P3.4引脚、P2.5引脚依次与语音模块的rst引脚、data引脚、busy引脚连接，所述语音模块的Gnd引脚与Vcc引脚通过电容C1连接，所述语音模块的pwm-1引脚和pwm-2引脚连接喇叭，语音模块的Vreg引脚通过电容C2连接GND端；所述STC15F2K61S2单片机的P1.5引脚、P1.6引脚、P1.7引脚依次与DS1320时钟芯片的sclk引脚、I/O引脚、ce引脚连接，所述DS1320时钟芯片的Vcc2引脚连接电源，DS1320时钟芯片的X1引脚和X2引脚通过晶振XTLA连接；所述STC15F2K61S2单片机的P2.6引脚和P2.7引脚依次连接超声波模块的trig引脚和ecno引脚；所述STC15F2K61S2单片机的P1.0-P1.4依次与按键模块的按键S1-S5连接。
作为本实用新型进一步的方案：所述STC15F2K61S2单片机的P3.0引脚与烟雾传感器的DO引脚连接。
作为本实用新型进一步的方案：所述STC15F2K61S2单片机的P0.0-P0.7引脚以及P2.0-P2.4引脚均与液晶显示器连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
（1）采用语音模块提示，相比较蜂鸣器而言，能让人更快反应并快速避开障碍物且更人性化；
（2）超声波测距精确,检测距离可通过按键调整，反应更迅捷，语音提醒及时，不会出现延误现象；
（3）采用按键调整方式，更好的进行人机交互；
（4）实时显示距离，可作为新型测量工具，方便，简单；
（5）警告距离的设置，时间的调节，都可语音报出，真正方便 盲人；
（6）避障报时也可用于其他方面如倒车时的避障等；
（7）烟雾传感器实时检测所在区域是否有可燃性气体超标，保护盲人安全。
附图说明
图1为基于STC15F2K61S2单片机的智能语音盲人杖的结构框图。
图2为基于STC15F2K61S2单片机的智能语音盲人杖的结构框图。
图3为基于STC15F2K61S2单片机的智能语音盲人杖中超声波模块的测距原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1，一种基于STC15F2K61S2单片机的智能语音盲人杖，包括STC15F2K61S2单片机，以及与STC15F2K61S2单片机连接的语音模块、时钟芯片、超声波模块和按键模块；作为进一步改进，所述STC15F2K61S2单片机的输入端还连接有烟雾传感器，输出端还连接有液晶显示器；所述时钟芯片采用DS1320时钟芯片，所述液晶显示器的大小为128mm*64mm。
请参阅图2，所述STC15F2K61S2单片机的P3.2引脚、P3.4引脚、P2.5引脚依次与语音模块的rst引脚、data引脚、busy引脚连接，所述语音模块的Gnd引脚与Vcc引脚通过电容C1连接，所述语音模块的pwm-1引脚和pwm-2引脚连接喇叭，语音模块的Vreg引脚通过电容C2连接GND端；所述STC15F2K61S2单片机的P1.5引脚、P1.6引脚、P1.7引脚依次与DS1320时钟芯片的sclk引脚、I/O引脚、ce引脚连接，所述DS1320时钟芯片的Vcc2引脚连接电源，DS1320时钟芯片的X1引脚和X2引脚通过晶振XTLA连接；所述STC15F2K61S2单片机的P2.6引脚和P2.7引脚依次连接超声波模块的trig引脚和ecno引脚；所述STC15F2K61S2单片机的P1.0-P1.4依次与按键模块的按键S1-S5连接；所述STC15F2K61S2单片机的P3.0引脚与烟雾传感器的DO引脚连接，所述STC15F2K61S2单片机的P0.0-P0.7引脚以及P2.0-P2.4引脚均与液晶显示器连接。
本实用新型中，所述超声波模块的工作原理为：超声波模块内部有两个压电晶片和一个共振板，当两极外加脉冲信号的频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将发生共振，并带动共振板振动，从而产生超声波；同理，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片产生振动，将机械能转换为电信号。请参阅图3，图中s为超声波传播距离；h为超声波发射探头与超声波接收探头之间的距离；由于s远大于h，因此可近似认为d=s，则d=s=ct/2，其中，t为发射超声波与接受超声波的时间间隔，c为超声波在空气中的传播速度。
本实用新型中，所述语音模块是市场推出的一款具有PWM输出的OTP语音标准芯片。共有3个IO口，外围最低仅需要一个104电容就可以稳定的工作，产品方案成本极低。此语音芯片内置电阻，没有外围元件，外围电路只需要一个104电容。工作电压2.2-5.5V，适用范围很宽。输出方式为PWM。此芯片是特定的固定标准模块，可以通过单片机最少2个IO口控制多达128段声音任意调节和组合的语音标准芯片。
所述语音模块的控制原理说明：此控制方式是采用了模拟串行的控制方式。如需要播放第几个地址的内容就发送几个脉冲（大于50us即可，建议采用100us左右，下同）的原理，可以快速的控制多达128段地址的任意组合。
所述语音模块模拟串行工作时各IO口的作用：
所述busy引脚：芯片工作时（播放声音），输出低电平，停止工作或者待机时，保持高电平；
所述data引脚：接受控制脉冲的脚位。收到几个脉冲，就播放第几个地址的内容；
所述rst引脚：任何时候，收到一个脉冲的时候，可以使芯片的播放指针归零（就是使DATA的脚位恢复到初始状态）同时即刻使芯片停止，进入待机状态；
工作示例：例如现在需要播放第十段声音。STC15F2K61S2单片机的控制原理是：先发送一个复位脉冲到rst引脚，接着发送10个脉冲到data引脚。芯片即刻工作，播放第十段声音：如果需要播放第五段的声音，则是：先发送一个复位脉冲到rst引脚，接着发送5个脉冲到data引脚，芯片即刻工作，播放第五段的声音；依此类推。
本实用新型中，所述DS1320时钟芯片是DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片，内含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM，通过简单的串行接口与单片机进行通信。实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、日期、月、年的信息，每月的天数和闰年的天数可自动调整，时钟操作可通过 AM/PM指示决定采用 24 或 12 小时格式：DS1302 与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需用到三个口线：（1）RES（复位）(2) I/O(数据线）（3）SCLK（串行时钟）。时钟/RAM 的读/写数据以一个字节或多达 31 个字节的字符组方式通信。DS1302 工作时功耗很低，保持数据和时钟信息时功率小于1mW。
本实用新型中，所述液晶显示器采用LCD12864（ST7920）液晶显示所测距离、时间日期和警报距离。
本实用新型中，所述烟雾传感器适用于家庭或工厂的气体泄漏监测装置，适宜于液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等监测装置，其具有以下特点：
（1） 具有信号输出指示；
（2） 双路信号输出（模拟量输出及TTL电平输出）；
（3） TTL输出有效信号为低电平。（当输出低电平时信号灯亮，可直接接单片机）；
（4） 模拟量输出0~5V电压，浓度越高电压越高；
（5） 对液化气，天然气，城市煤气有较好的灵敏度；
（6） 具有长期的使用寿命和可靠的稳定性；
（7） 快速的响应恢复特性。
本实用新型的工作原理是：由STC15F2K61S2单片机产生40kHz的方波脉冲，由P2.6引脚输出，就可以在接收口P2.7引脚(Echo引脚)等待高电平输出；一旦有高电平输出，即在模块中经过放大电路，驱动超声波发射探头发射超声波；发射出去的超声波经障碍物反射回来后，由超声波接收头接收到信号，通过接收电路的检波放大、积分整形及一系列处理，接收口P2.7引脚即变为低电平，读取STC15F2K61S2单片机中定时器的值；STC15F2K61S2单片机利用声波的传播速度和发射脉冲到接收反射脉冲的时间间隔计算出障碍物的距离，并由液晶显示器显示出来。
本实用新型的功能与使用说明：液晶显示器主界面显示当前日期时间、发出语音警示的距离，实时显示人与障碍物之间的距离，当距离大于350cm时显示“---cm” ，如果距离前方无障碍物或者离障碍物较远，不会语音警示；当进入警告范围时，语音模块则警报提醒。按下S1键进入时间调整界面并可加减年，再次按下可调月，依次按下可调年，月，日，星期，时，分，日期时间可用S2，S3按键实现了日期时间的加减设置，且加减时考虑到盲人看不到会播报加减的时间，当按下第八次S1键时跳回主界面。若盲人想知道时间按下S5键即可语音播报当时时间，当按下S4键，进入警告距离设置界面，按下S2，S3加减警告距离，再次按下S4语音播报设置的警告距离，提醒盲人返回主界面。当所在区域内可燃性气体超标时，语音系统会发出警报，以保护盲人安全。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (8)
1. 一种基于STC15F2K61S2单片机的智能语音盲人杖，其特征在于，包括STC15F2K61S2单片机，以及与STC15F2K61S2单片机连接的语音模块、时钟芯片、超声波模块和按键模块。
2.根据权利要求1所述的基于STC15F2K61S2单片机的智能语音盲人杖，其特征在于，所述STC15F2K61S2单片机的输入端还连接有烟雾传感器。
3.根据权利要求1所述的基于STC15F2K61S2单片机的智能语音盲人杖，其特征在于，所述STC15F2K61S2单片机的输出端还连接有液晶显示器。
4.根据权利要求1-3之一所述的基于STC15F2K61S2单片机的智能语音盲人杖，其特征在于，所述时钟芯片采用DS1320时钟芯片。
5.根据权利要求3所述的基于STC15F2K61S2单片机的智能语音盲人杖，其特征在于，所述液晶显示器的大小为128mm*64mm。
6.根据权利要求1-3之一所述的基于STC15F2K61S2单片机的智能语音盲人杖，其特征在于，所述STC15F2K61S2单片机的P3.2引脚、P3.4引脚、P2.5引脚依次与语音模块的rst引脚、data引脚、busy引脚连接，所述语音模块的Gnd引脚与Vcc引脚通过电容C1连接，所述语音模块的pwm-1引脚和pwm-2引脚连接喇叭，语音模块的Vreg引脚通过电容C2连接GND端；所述STC15F2K61S2单片机的P1.5引脚、P1.6引脚、P1.7引脚依次与DS1320时钟芯片的sclk引脚、I/O引脚、ce引脚连接，所述DS1320时钟芯片的Vcc2引脚连接电源，DS1320时钟芯片的X1引脚和X2引脚通过晶振XTLA连接；所述STC15F2K61S2单片机的P2.6引脚和P2.7引脚依次连接超声波模块的trig引脚和ecno引脚；所述STC15F2K61S2单片机的P1.0-P1.4依次与按键模块的按键S1-S5连接。
7.根据权利要求2所述的基于STC15F2K61S2单片机的智能语音盲人杖，其特征在于，所述STC15F2K61S2单片机的P3.0引脚与烟雾传感器的DO引脚连接。
8.根据权利要求3或5所述的基于STC15F2K61S2单片机的智能语音盲人杖，其特征在于，所述STC15F2K61S2单片机的P0.0-P0.7引脚以及P2.0-P2.4引脚均与液晶显示器连接。
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