CN209751570U - 一种智能导盲拐杖 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能导盲拐杖，包括：控制模块、电源模块、超声换能模块、语音播报模块、时钟模块、示警灯和光敏电阻；电源模块、超声换能模块、语音播报模块、时钟模块和示警灯均与控制模块相连；光敏电阻与示警灯相连；超声换能模块利用超声波探测障碍物，探测回波经过控制模块处理，若有障碍物，则通过语音播报模块进行播报；语音播报模块还用于播报时间；当夜晚光线变暗时，光敏电阻根据周围环境的明暗程度控制示警灯闪烁。本实用新型提供的智能导盲拐杖能够及时识别周围障碍物并发出提示，极大的方便了盲人们的生活，有效减轻了盲人行走不便带来的安全隐患。

Description

一种智能导盲拐杖

技术领域

本实用新型涉及导盲技术领域，更具体的说是涉及一种智能导盲拐杖。

背景技术

盲人既是我们普通人民中的一员，又是一个特殊群体，他们由于先天或后天的生理缺陷在日常生活中比我们常人会遇到更多的不方便，他们行走不便，不能准确及时的发现并躲避障碍物，有较大的安全隐患。

因此，如何减轻盲人行走不便带来的安全隐患是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种智能导盲拐杖，能够及时识别周围障碍物并发出提示，极大的方便了盲人们的生活，有效减轻了盲人行走不便带来的安全隐患。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种智能导盲拐杖，包括：控制模块、电源模块、超声换能模块、语音播报模块、时钟模块、示警灯和光敏电阻；

所述电源模块、所述超声换能模块、所述语音播报模块、所述时钟模块和所述示警灯均与所述控制模块相连；所述光敏电阻与所述示警灯相连；

所述超声换能模块利用超声波探测障碍物，探测回波经过所述控制模块处理，若有障碍物，则通过所述语音播报模块进行播报；所述语音播报模块还用于播报时间；当夜晚光线变暗时，所述光敏电阻根据周围环境的明暗程度控制所述示警灯闪烁。

优选的，还包括：温度传感器和湿度传感器；

所述温度传感器和所述湿度传感器分别用于检测环境的温度和湿度，并通过语音播报模块进行语音播报。

优选的，还包括：开关按钮，所述开关按钮与所述控制模块相连，用于当盲人触发开关按钮时播报时间。

优选的，所述超声换能模块采用收发同体式HC-SR04超声波测距模块。

优选的，所述语音播报模块采用SYN6288中文语音芯片。

优选的，所述时钟模块采用HYM1302时钟芯片。

优选的，所述控制模块包括：AT89S52单片机。

优选的，显示模块，所述显示模块与所述控制模块相连。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种智能导盲拐杖，利用超声波测距原理对盲人前方道路上的障碍物进行距离探测，并把障碍物距离信息转换成语音提示，盲人可以根据语音提示，避让障碍，极大的方便了盲人们的生活，有效减轻了盲人行走不便带来的安全隐患。

此外，为了在夜晚车辆和行人更容易避让盲人，采用光敏电阻检测周围环境的亮度，从而控制示警灯的开关，以提醒来往行人和车辆进行避让。而且，还可以进行语音播报时间，方便盲人了解时间。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的智能导盲拐杖的示意图一；

图2为本实用新型提供的SYN6288中文语音芯片的引脚图；

图3为本实用新型提供的语音播报模块电路；

图4为本实用新型提供的智能导盲拐杖的示意图二。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见附图1，本实用新型实施例公开了一种智能导盲拐杖，包括：控制模块、电源模块、超声换能模块、语音播报模块、时钟模块、示警灯和光敏电阻；

电源模块、超声换能模块、语音播报模块、时钟模块和示警灯均与控制模块相连；光敏电阻与示警灯相连；

超声换能模块利用超声波探测障碍物，探测回波经过控制模块处理，若有障碍物，则通过语音播报模块进行播报；语音播报模块还用于播报时间；当夜晚光线变暗时，光敏电阻根据周围环境的明暗程度控制示警灯闪烁。

本实用新型公开提供了一种智能导盲拐杖，利用超声波测距原理对盲人前方道路上的障碍物进行距离探测，并把障碍物距离信息转换成语音提示，盲人可以根据语音提示，避让障碍。

而且，为了提醒来往行人和车辆在夜晚避让行人，采用光敏电阻检测周围环境的亮度，用来控制警示灯的开关和闪烁，以告知车辆和行人避让盲人。

为了进一步优化上述技术方案，还包括：温度传感器和湿度传感器；

温度传感器和湿度传感器分别用于检测环境的温度和湿度，并通过语音播报模块进行语音播报。

为了进一步优化上述技术方案，还包括：开关按钮，开关按钮与控制模块相连，用于当盲人触发开关按钮时播报时间。

为了进一步优化上述技术方案，超声换能模块采用收发同体式HC-SR04超声波测距模块。

为了进一步优化上述技术方案，语音播报模块采用SYN6288中文语音芯片。

为了进一步优化上述技术方案，时钟模块采用HYM1302时钟芯片。

为了进一步优化上述技术方案，控制模块包括：AT89S52单片机。

参见附图4，为了进一步优化上述技术方案，还包括：显示模块，显示模块与控制模块相连。显示模块用以供正常人查看，以便正常人更好的协助盲人朋友使用拐杖。

下面结合本实用新型各个模块的具体实现方式来进一步说明本实用新型所提供的技术方案。

整个设计中包括以下几个模块：

(1)控制模块：选用AT89S53单片机为核心控制器。

(2)超声换能模块

超声波发射包括产生超声激励脉冲的发射电路和超声探头，由单片机控制产生激励脉冲激励探头发射超声波。回波信号的接收由前置比例放大电路、程控放大电路和滤波电路构成。回波信号经超声波传感器接收后转换成电信号，再经放大和滤波使信号的幅度和信噪比达到一定程度，满足信号处理的要求。

超声换能器按照发射与接收是否同体可分为收发同体与收发分体式两种。其中收发一体式就是发送器和接收器为一体的传感器，既可发送超声波，又可接收超声波；收发分体式是发送器用作发送超声波，接收器用作接收超声波。为了操作的简便，超声换能器选用的是HC-SR04超声波测距模块。

HC-SR04超声波测距模块可提供2cm～400cm的非接触式距离感测功能，精度可达2mm，模块包括超声波发送接收和控制电路。Vcc供5V电源，GND接地，TRIG触发控制信号输入，ECHO回想信号输出。

基本工作原理：

1)采用IO口TRIG触发，至少给10us的高电平信号；

2)模块自动发射8个40KH的方波，自动检测是否有信号返回；

3)有信号时，通过IO口ECHO输出高电平，高电平持续时间就是超声波从发射到返回的时间。

HR-SR04型超声波集成模块的工作电压为5V，而且此模块的静态工作电流是小于2mA的，工作时候相对稳定。测量角度为15°，减少了可能存在的角度干扰问题。此模块的测距范围为2cm～5m，能基本满足测距要求，而且其精度可以达到0.3cm，盲区仅为2cm，完全可以能够满足本设计的测距要求，测距也比较稳定。采用I/O触发测距，需给至少10us的高电平信号。HC-SR04电气参数如表1所示。

具体实现时，可以参考倒车雷达，随着距离障碍物越来越近，“滴滴”声的频率越来越高，当快要碰撞到时，发出连续“滴......”声。

(3)电源模块

该模块为整个系统供电，提供稳定的电源。使整个系统能够正常的运行。

表1 HC-SR40电气参数

电气参数	HC-SR04超声波模块
		工作电压	DC 5V
工作电流	15mA
		工作频率	40Hz
最远射程	4m
		最近射程	2cm
测量角度	15度
		输入触发信号	10uS的TTL脉冲
输出回响信号	输出TTL电平信号，与射程成比例
		规格尺寸	45*20*15mm

(4)语音播报模块

该模块主要播报警示音，以及对时间进行播报。

考虑到产品的使用人群为盲人，因此，采用的是语音示警和播报的形式。使用者可以通过开关按钮播报实时温湿度和时间。

语音芯片采用SYN6288中文语音芯片图2所示。该芯片继承了OSYNO188语音芯片的优点：最小SSOP28L贴片封装、硬件接口简单、低功耗、音色清凉圆润、极高的性价比；除此之外，SYN6288在识别文本/数字/字符串上更智能、准确，语音合成效果也比较好。SYN6288语音合成效果和智能化程度均得到大幅度提高，是一款真正面向中高端行业应用领域的中文语音合成芯片。SYN6288语音合成芯片的诞生，将推动TTS语音合成技术的行业应用走向更深入、更广泛。

引脚定义：

1、3引脚接总线模块0电源负极；2引脚接总线模块0电源正极；4引脚接低电平表示CHIP空闲，可接收上位机发送的命令和数据高电平表示CHIP忙，正在进行语音合成并播音；5引脚接Res引脚；6引脚接总线模块1电源正极；7引脚接总线模块1电源负极；8,12引脚接语音输出模块电源负极；10引脚接语音输出模块电源正极；9引脚接推送DAC语音输出1；

其功能特点:

1)支持GB2312、GBK、BIG5和UNICODE内码格式的文本；

2)清晰、自然、准确的中文语音合成效果；可合成任意的中文文本，支持英文字母的合成；

3)具有智能的文本分析处理算法，可正确识别数值、号码、时间日期及常用的度量衡符号；

4)具备很强的多音字处理和中文姓氏处理能力；

5)支持多种文本控制标记，提升文本处理的正确率；

6)每次合成的文本量最多可达200字节；

7)支持多种控制命令，包括：合成、停止、暂停合成、继续合成、改变波特率等；

8)支持休眠功能，在休眠状态下可降低功耗；支持多种方式查询芯片工作状态；

9)支持串行数据通讯接口，支持三种通讯波特率：9600bps，19200bps、38400bps；

10)支持16级音量调整；播放文本的前景音量和播放背景音乐的背景音量可分开控制；

11)可通过发送控制标记调节词语语速，支持6级词语语速调整；

12)芯片内固化有多首和弦音乐、提示音效和针对某些行业领域的常见语音提示音；

13)内部集成19首声音提示音，23首和弦提示音，15首背景音乐；

14)内置10-bit推挽式(push-pull)、可独立供电的功放，进行数模DAC输出；

15)最终产品提供SSOP贴片封装形式；体积业内最小；

16)芯片各项指标均满足室外严酷环境下的应用。

根据设计方案要求及芯片功能，设计语音模块电路如图3所示。

(5)时钟模块

考虑到整体电路和使用的实际情况，本设计采用高性能低功耗的时钟芯片HYM1302。

HYM1302为可慢速充电的实时时钟芯片，包括实时时钟日历和31字节非易失静态RAM。可在功耗非常小的下正常工作，消耗小于1uW时能够进行数据存储。工作电压范围在2.0V～5.0V，3线接口与单片机通信。

(6)灯光示警

本实用新型中，除了语音警示外还添加了人性化的光控制LED灯示警系统，能够方便夜晚时提醒路过的车辆和行人避让盲人。采用光敏电阻控制示警灯开关，当夜晚光线变暗时，光敏电阻控制警示灯打开，具体的可以采用红色的示警灯，更加醒目。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种智能导盲拐杖，其特征在于，包括：控制模块、电源模块、超声换能模块、语音播报模块、时钟模块、示警灯和光敏电阻；

所述电源模块、所述超声换能模块、所述语音播报模块、所述时钟模块和所述示警灯均与所述控制模块相连；所述光敏电阻与所述示警灯相连；

所述超声换能模块利用超声波探测障碍物，探测回波经过所述控制模块处理，若有障碍物，则通过所述语音播报模块进行播报；所述语音播报模块还用于播报时间；当夜晚光线变暗时，所述光敏电阻根据周围环境的明暗程度控制所述示警灯闪烁。

2.根据权利要求1所述的一种智能导盲拐杖，其特征在于，还包括：温度传感器和湿度传感器；

所述温度传感器和所述湿度传感器分别用于检测环境的温度和湿度，并通过语音播报模块进行语音播报。

3.根据权利要求2所述的一种智能导盲拐杖，其特征在于，还包括：开关按钮，所述开关按钮与所述控制模块相连，用于当盲人触发开关按钮时播报时间。

4.根据权利要求1所述的一种智能导盲拐杖，其特征在于，所述超声换能模块采用收发同体式HC-SR04超声波测距模块。

5.根据权利要求1所述的一种智能导盲拐杖，其特征在于，所述语音播报模块采用SYN6288中文语音芯片。

6.根据权利要求1所述的一种智能导盲拐杖，其特征在于，所述时钟模块采用HYM1302时钟芯片。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种智能导盲拐杖，其特征在于，所述控制模块包括：AT89S52单片机。

8.根据权利要求7所述的一种智能导盲拐杖，其特征在于，还包括：显示模块，所述显示模块与所述控制模块相连。