CN212016132U

CN212016132U - 一种智能导盲设备

Info

Publication number: CN212016132U
Application number: CN201820707904.1U
Authority: CN
Inventors: 陈华健; 石磊; 李飞; 王娟; 张路桥; 赵军
Original assignee: Chengdu University of Information Technology
Current assignee: Chengdu University of Information Technology
Priority date: 2018-05-14
Filing date: 2018-05-14
Publication date: 2020-11-27
Anticipated expiration: 2028-05-14

Abstract

本实用新型一种智能导盲设备，其包括外壳、电路板和太阳能电池板；电路板上焊接有处理器、电源管理模块、GPS模块、摄像头、扬声器、话筒、三轴加速度计、电子指南针、无线通信模块、电池和激光模块；太阳能电池板设于外壳的外部；处理器分别电连接电源管理模块、GPS模块、摄像头、扬声器、话筒、三轴加速度计、电子指南针、无线通信模块和激光模块；电源管理模块的电源输入端分别连接电池和太阳能电池板，电源输出端分别连接处理器、GPS模块、摄像头、扬声器、话筒、三轴加速度计、电子指南针、无线通信模块和激光模块。本实用新型定位精确，能使视力障碍者可以更为安全地听过马路，给视力障碍者的出行提供了安全保障，使用方便。

Description

一种智能导盲设备

技术领域

本实用新型属于电子信息技术领域，具体涉及一种智能导盲设备。

背景技术

中国是世界盲人最多的国家，约有500万，占全世界盲人总数的18％，低视力者600多万，视力上的限制给这些视障人员的生活造成了极大不便。如何让视障人员生活水平得以提升是当今科研的热点。传统方式上盲人出行多数采用盲杖，通过盲杖在路面敲击而判断前方的道路情况，但是盲杖无法判断当前位置和行进方向，以及无法判断在较高位置突出的物体，易发生碰撞造成伤害。另一种方式是采用导盲犬，但训练有素的导盲犬价格昂贵，一般家庭无法承受。

随着科技的进步，市面上出现了许多导盲系统。截至目前成功研发的导盲系统有超声波导盲系统、红外导盲系统、卫星导盲、无线电导盲系统等，但这些装置大都不具备智能化，具备智能化的产品价格昂贵，只有少数家庭条件较好的盲人使用。因此研发一款新型的低成本智能导盲系统以提高盲人的生活质量成为当今盲人群众的迫切性需要。

发明内容

针对上述现有导盲系统的不足，本实用新型提供了一种结构设计简单、合理，多传感器感知路面及障碍物情况，定位精确，能使视力障碍者可以更为安全地听过马路，给视力障碍者的出行提供了安全保障，使用方便，成本低的智能导盲设备。

本实用新型的技术方案如下：

上述的智能导盲设备，包括外壳和安装于所述外壳内部的电路板；所述导盲设备还包括设于所述外壳外部的太阳能电池板；所述电路板上焊接有处理器、电源管理模块、GPS模块、摄像头、扬声器、话筒、三轴加速度计、电子指南针、无线通信模块、电池、激光模块和太阳能电池板；所述处理器分别电连接所述电源管理模块、GPS模块、摄像头、扬声器、话筒、三轴加速度计、电子指南针、无线通信模块和激光模块；所述电源管理模块的电源输入端分别连接所述电池和太阳能电池板，所述电源管理模块的电源输出端分别连接所述连接处理器、GPS模块、摄像头、扬声器、话筒、三轴加速度计、电子指南针、无线通信模块和激光模块；所述外壳的中上部开设有摄像通孔，且所述外壳在背面中上部还开设有扬声通孔；所述摄像头采用广角摄像头且镜头露出于所述摄像通孔外侧；扬所述声器匹配与所述扬声通孔对齐。

所述智能导盲设备，其中：所述处理器的电路是由芯片U1、石英晶体振荡器Y1、电容C8～C9、电容C10～C11组成；所述芯片U1型号为MSP430F2112TRHBR，其通过引脚DVCC连接+3.3V电源，通过引脚QFNPAD和引脚DVSS接地；所述石英晶体振荡器Y1一端连接所述芯片U1的引脚XIN，另一端连接所述芯片U1的引脚XOUT；所述电容C8一端接地，另一端连接所述石英晶体振荡器Y1与所述芯片U1的引脚XIN的连接点；所述电容C9一端接地，另一端连接所述石英晶体振荡器Y1与芯片U1的引脚XOUT的连接点；所述电容C10和电容C11相互并联，且所述电容C10和电容C11的并联体一端接地，所述电容C10和电容C11的并联体另一端连接所述芯片U1的引脚DVCC。

所述智能导盲设备，其中：所述电源管理模块采用电源管理电路集成模块U7，所述电池的电路由电池BT1和电容C7组成；所述电源管理电路集成模块U7的电源正极输入引脚V_BI+连接所述电池BT1的正极，电源负极输入引脚VBI-连接所述电池BT1的负极；所述电源管理电路集成模块U7的电源正极输出引脚V_O+连接所述处理器、GPS模块、摄像头、扬声器、话筒、三轴加速度计、电子指南针、无线通信模块和激光模块的电源接入引脚VCC；所述电源管理电路集成模块U7的电源负极输出引脚V_O-电连接所述处理器、GPS模块、摄像头、扬声器、话筒、三轴加速度计、电子指南针、无线通信模块和激光模块的接地引脚GND；同时，所述电源管理电路集成模块U7通过引脚SP+连接所述太阳能电池板的正极输出引脚OUT+，通过引脚SP-连接所述太阳能电池板的负极输出引脚OUT-。

所述智能导盲设备，其中：所述GPS模块的电路采用GPS电路集成模块U2；所述GPS电路集成模块U2通过引脚GND接地，通过引脚VCC连接电源管理模块202的电源输出端，通过引脚SDA连接所述芯片U1的引脚P1.0，通过引脚SCL连接所述芯片U1的引脚P1.1。

所述智能导盲设备，其中：所述摄像头的电路由摄像头电路集成模块U3和电阻R2组成；所述摄像头电路集成模块U3通过引脚BLK和引脚VSS接地，通过引脚BLA连接所述电阻R2并通过所述电阻R2连接电源管理模块202的电源输出端；同时，所述摄像头电路集成模块U3还通过引脚VCC连接电源管理模块202的电源输出端，通过引脚R/W连接所述芯片U1的引脚P1.3，通过引脚E连接所述芯片U1的引脚P3.0，通过引脚DB0连接所述芯片U1的引脚P2.0，通过引脚DB1连接所述芯片U1的引脚P2.1，通过引脚DB2连接所述芯片U1的引脚P2.2，通过引脚DB3连接所述芯片U1的引脚P2.3，通过引脚DB4连接所述芯片U1的引脚P1.4，通过引脚DB5连接所述芯片U1的引脚P1.5，通过引脚DB6连接所述芯片U1的引脚P1.6，通过引脚DB7连接所述芯片U1的引脚P1.7。

所述智能导盲设备，其中：所述话筒通过延长线焊接到所述电路板上并露出于所述外壳的外部，其还设有一个可以夹在使用者领口的夹子；所述话筒的电路是由话筒元件MK1和电容C1组成；所述话筒元件MK1一端连接所述电容C1并通过所述电容C1接地，另一端通过引脚S_IN连接所述芯片U1的引脚P1.2；所述扬声器的电路是由扬声器元件LS1和电容C2组成；所述扬声器元件LS1一端连接所述电容C2并通过所述电容C2接地，另一端通过引脚SOUT连接所述芯片U1的引脚P3.7。

所述智能导盲设备，其中：所述三轴加速度计的电路由芯片U4和电容C5～C6组成；所述芯片U4通过引脚SDI连接所述芯片U1的引脚P3.1，通过SDO连接所述芯片U1的引脚P3.2，通过引脚CLK连接所述芯片U1的引脚P3.3，通过引脚VCC连接电源管理模块202的电源输出端，通过引脚GND接地；所述电容C5～C6相互并联，所述电容C5～C6的并联体一端连接电源管理模块202的电源输出端，所述电容C5～C6的并联体另一端接地。

所述智能导盲设备，其中：所述电子指南针的电路采用芯片U5；所述芯片U5通过引脚VCC连接电源管理模块202的电源输出端，通过引脚GND接地，通过引脚SDA连接所述芯片U1的引脚P1.0，通过引脚SCL连接所述芯片U1的引脚P1.1。

所述智能导盲设备，其中：所述无线通信模块的电路由无线通信电路集成模块U6、电容C3～C4组成；所述无线通信电路集成模块U6通过引脚RXD连接所述芯片U1的引脚P3.4，通过引脚TXD连接所述芯片U1的引脚P3.5，通过引脚EN连接所述芯片U1的引脚P3.6，通过引脚GND接地，通过引脚VCC连接电源管理模块202的电源输出端；所述电容C3和电容C4相互并联，且所述电容C3和电容C4的并联体一端接地，所述电容C3和电容C4的并联体另一端连接电源管理模块202的电源输出端。

所述智能导盲设备，其中：所述激光模块的电路采用芯片U8，所述芯片U8通过引脚VCC连接所述电源管理模块的电源输出端，通过引脚GND接地，通过引脚T_O连接所述芯片U1的引脚P2.4，通过引脚NC连接所述芯片U1的引脚NC。

有益效果：

本实用新型智能导盲设备结构设计简单、合理，多传感器感知路面及障碍物情况，定位精确，增加激光模块能有效实现障碍物的检测，能使视力障碍者可以更为安全地听过马路，给视力障碍者的出行提供了安全保障，使用方便，通过增加太阳能电池板，在白天电量低的时候可采用太阳能电池板给电池充电，节能环保，成本低，能有效解决现有导盲设备不够智能化和价格昂贵的问题。

附图说明

图1为本实用新型智能导盲设备的主视图；

图2为本实用新型智能导盲设备的后视图；

图3为本实用新型智能导盲设备的内部结构示意图；

图4为本实用新型智能导盲设备的电路连接原理框图；

图5为本实用新型智能导盲设备的处理器的电路图；

图6为本实用新型智能导盲设备的电源管理模块、电池和太阳能电池板连接的电路图；

图7为本实用新型智能导盲设备的GPS模块的电路图；

图8为本实用新型智能导盲设备的摄像头的电路图；

图9为本实用新型智能导盲设备的扬声器的电路图；

图10为本实用新型智能导盲设备的话筒的电路图；

图11为本实用新型智能导盲设备的三轴加速度计的电路图；

图12为本实用新型智能导盲设备的电子指南针的电路图；

图13为本实用新型智能导盲设备的无线通信模块的电路图；

图14为本实用新型智能导盲设备的激光模块的电路图。

具体实施方式

如图1至3所示，本实用新型智能导盲设备，包括外壳1、电路板2和太阳能电池板3。

该外壳1为一特制的塑料外壳，其上端开设有挂带穿孔11且位于挂带穿孔11下侧即该外壳1的中上部还开设有摄像通孔12，同时，该外壳1在背面中上部还开设有扬声通孔13。

如图4所示，该电路板2安装于该外壳1的内部，该电路板2上焊接有处理器201、电源管理模块202、GPS模块203、摄像头204、扬声器205、话筒206、三轴加速度计207、电子指南针208、无线通信模块209、电池210和激光模块211。

如图5所示，该处理器201分别电连接电源管理模块202、GPS模块203、摄像头204、扬声器205、话筒206、三轴加速度计207、电子指南针208、无线通信模块209和激光模块211。其中，该处理器201的电路由是由芯片U1、石英晶体振荡器Y1、电容C8～C9、电容C10～C11组成。该芯片U1型号为MSP430F2112TRHBR，其通过引脚DVCC连接+3.3V电源，通过引脚QFNPAD和引脚DVSS接地；该石英晶体振荡器Y1为频率16HMz的振荡器，其一端连接芯片U1的引脚XIN，另一端连接芯片U1的引脚XOUT；该电容C8一端接地，另一端连接石英晶体振荡器Y1与芯片U1的引脚XIN的连接点；该电容C9一端接地，另一端连接石英晶体振荡器Y1与芯片U1的引脚XOUT的连接点；该电容C10和电容C11相互并联，且该电容C10和电容C11的并联体一端接地，该电容C10和电容C11的并联体另一端连接芯片U1的引脚DVCC。

该电源管理模块202的电源输入端分别连接电池210和太阳能电池板3，电源输出端通过电源输出引脚212分别连接处理器201、GPS模块203、摄像头204、扬声器205、话筒206、三轴加速度计207、电子指南针208、无线通信模块209和激光模块211；该电池210为一个锂电池且引脚焊接在电路板2上，为整个智能导盲设备供电。其中，如图6所示，该电源管理模块202采用电源管理电路集成模块U7，该电源管理电路集成模块U7采用TP5100充电管理电源模块；该电池210的电路由电池BT1和电容C7组成；该电源管理电路集成模块U7的电源正极输入引脚V_BI+连接电池BT1的正极，电源负极输入引脚V_BI-连接电池BT1的负极；该电源管理电路集成模块U7的电源正极输出引脚V_O+连接处理器201、GPS模块203、摄像头204、扬声器205、话筒206、三轴加速度计207、电子指南针208、无线通信模块209和激光模块211的电源接入引脚VCC；该电源管理电路集成模块U7的电源负极输出引脚V_O-电连接处理器201、GPS模块203、摄像头204、扬声器205、话筒206、三轴加速度计207、电子指南针208、无线通信模块209和激光模块211的接地引脚GND；同时，该电源管理电路集成模块U7通过引脚SP+连接太阳能电池板3的正极输出引脚OUT+，通过引脚SP-连接太阳能电池板3的负极输出引脚OUT-。

如图7所示，该GPS模块203的电路采用GPS电路集成模块U2，该GPS电路集成模块U2采用S1216GPS模块；该GPS电路集成模块U2通过引脚GND接地，通过引脚VCC连接电源管理模块202的电源输出端，通过引脚SDA连接处理器1的芯片U1的引脚P1.0，通过引脚SCL连接处理器1的芯片U1的引脚P1.1。

该摄像头204采用广角摄像头且镜头露出于外壳1中上部的摄像通孔12，便于看清前方较大范围的道路情况以及红绿灯情况。如图8所示，该摄像头204的电路由摄像头电路集成模块U3和电阻R2组成；该摄像头电路集成模块U3采用型号为OV7670摄像头电路集成模块，其通过引脚BLK和引脚VSS接地，通过引脚BLA连接电阻R2并通过电阻R2连接电源管理模块202的电源输出端，通过引脚VCC连接电源管理模块202的电源输出端，通过引脚R/W连接处理器1的芯片U1的引脚P1.3，通过引脚E连接处理器1的芯片U1的引脚P3.0，通过引脚DB0连接处理器1的芯片U1的引脚P2.0，通过引脚DB1连接处理器1的芯片U1的引脚P2.1，通过引脚DB2连接处理器1的芯片U1的引脚P2.2，通过引脚DB3连接处理器1的芯片U1的引脚P2.3，通过引脚DB4连接处理器1的芯片U1的引脚P1.4，通过引脚DB5连接处理器1的芯片U1的引脚P1.5，通过引脚DB6连接处理器1的芯片U1的引脚P1.6，通过引脚DB7连接处理器1的芯片U1的引脚P1.7。

如图9所示，该扬声器205匹配与外壳1背面上为扬声器预留的扬声通孔13对齐，用于播放提示音，其电路是由扬声器元件LS1和电容C7组成；该扬声器元件LS1一端连接电容C2并通过电容C2接地，另一端通过引脚S_OUT连接处理器1的芯片U1的引脚P3.7。

该话筒206通过延长线焊接到电路板2上并露出于外壳1的外部，其设有一个夹子可以夹在使用者领口，便于使用者发布指令；如图10所示，该话筒206用于接收使用者发出的指令对整个智能导盲系统进行控制，其电路是由话筒元件MK1和电容C1组成；该话筒元件MK1一端连接电容C1并通过电容C1接地，另一端通过引脚S_IN连接处理器1的芯片U1的引脚P1.2。

如图11所示，该三轴加速度计207的电路由芯片U4和电容C5～C6组成；其中，该芯片U4采用的是QMC5883L芯片，其通过引脚SDI连接处理器1的芯片U1的引脚P3.1，通过SDO连接处理器1的芯片U1的引脚P3.2，通过引脚CLK连接处理器1的芯片U1的引脚P3.3，通过引脚VCC连接电源管理模块202的电源输出端，通过引脚GND接地；该电容C5～C6相互并联，该电容C5～C6的并联体一端连接电源管理模块202的电源输出端，该电容C5～C6的并联体另一端接地。

如图12所示，该电子指南针208的电路采用芯片U5；该芯片U5采用的是MPU6050芯片，其通过引脚VCC连接电源管理模块202的电源输出端，通过引脚GND接地，通过引脚SDA连接处理器1的芯片U1的引脚P1.0，通过引脚SCL连接处理器1的芯片U1的引脚P1.1。

如图13所示，该无线通信模块209的电路由无线通信电路集成模块U6、电容C3～C4组成；该无线通信电路集成模块U6采用的是上海合宙公司生产的Air200S GSM/GPRS模块，其通过引脚RXD连接处理器1的芯片U1的引脚P3.4，通过引脚TXD连接处理器1的芯片U1的引脚P3.5，通过引脚EN连接处理器1的芯片U1的引脚P3.6，通过引脚GND接地，通过引脚VCC连接电源管理模块202的电源输出端；该电容C3和电容C4相互并联，且该电容C3和电容C4的并联体一端接地，该电容C3和电容C4的并联体另一端连接电源管理模块202的电源输出端。

如图14所示，该激光模块211的电路采用芯片U8；该芯片U8采用VL53L0X芯片，其通过引脚VCC连接电源管理模块202的电源输出端，通过引脚GND接地，通过引脚T_O连接处理器201的芯片U1的引脚P2.4，通过引脚NC连接处理器201的芯片U1的引脚NC。

该太阳能电池板3设于外壳1的外部，具体位于外壳1的正面。

本实用新型结构设计简单、合理，多传感器感知路面及障碍物情况，定位精确，能使视力障碍者可以更为安全地听过马路，给视力障碍者的出行提供了安全保障，使用方便，成本低。

Claims

1.一种智能导盲设备，包括外壳和安装于所述外壳内部的电路板；其特征在于：所述导盲设备还包括设于所述外壳外部的太阳能电池板；

所述电路板上焊接有处理器、电源管理模块、GPS模块、摄像头、扬声器、话筒、三轴加速度计、电子指南针、无线通信模块、电池、激光模块和太阳能电池板；

所述处理器分别电连接所述电源管理模块、GPS模块、摄像头、扬声器、话筒、三轴加速度计、电子指南针、无线通信模块和激光模块；所述电源管理模块的电源输入端分别连接所述电池和太阳能电池板，所述电源管理模块的电源输出端分别连接所述处理器、GPS模块、摄像头、扬声器、话筒、三轴加速度计、电子指南针、无线通信模块和激光模块；

所述外壳的中上部开设有摄像通孔，且所述外壳在背面中上部还开设有扬声通孔；所述摄像头采用广角摄像头且镜头露出于所述摄像通孔外侧；扬所述声器匹配与所述扬声通孔对齐。

2.如权利要求1所述的智能导盲设备，其特征在于：所述处理器的电路是由芯片U1、石英晶体振荡器Y1、电容C8～C9、电容C10～C11组成；所述芯片U1通过引脚DVCC连接+3.3V电源，通过引脚QFNPAD和引脚DVSS接地；所述石英晶体振荡器Y1一端连接所述芯片U1的引脚XIN，另一端连接所述芯片U1的引脚XOUT；所述电容C8一端接地，另一端连接所述石英晶体振荡器Y1与所述芯片U1的引脚XIN的连接点；所述电容C9一端接地，另一端连接所述石英晶体振荡器Y1与芯片U1的引脚XOUT的连接点；所述电容C10和电容C11相互并联，且所述电容C10和电容C11的并联体一端接地，所述电容C10和电容C11的并联体另一端连接所述芯片U1的引脚DVCC。

3.如权利要求2所述的智能导盲设备，其特征在于：所述电源管理模块采用电源管理电路集成模块U7，所述电池的电路由电池BT1和电容C7组成；所述电源管理电路集成模块U7的电源正极输入引脚V_BI+连接所述电池BT1的正极，电源负极输入引脚V_BI-连接所述电池BT1的负极；所述电源管理电路集成模块U7的电源正极输出引脚V_O+连接所述处理器、GPS模块、摄像头、扬声器、话筒、三轴加速度计、电子指南针、无线通信模块和激光模块的电源接入引脚VCC；所述电源管理电路集成模块U7的电源负极输出引脚V_O-电连接所述处理器、GPS模块、摄像头、扬声器、话筒、三轴加速度计、电子指南针、无线通信模块和激光模块的接地引脚GND；同时，所述电源管理电路集成模块U7通过引脚SP+连接所述太阳能电池板的正极输出引脚OUT+，通过引脚SP-连接所述太阳能电池板的负极输出引脚OUT-。

4.如权利要求2所述的智能导盲设备，其特征在于：所述GPS模块的电路采用GPS电路集成模块U2；所述GPS电路集成模块U2通过引脚GND接地，通过引脚VCC连接电源管理模块202的电源输出端，通过引脚SDA连接所述芯片U1的引脚P1.0，通过引脚SCL连接所述芯片U1的引脚P1.1。

5.如权利要求2所述的智能导盲设备，其特征在于：所述摄像头的电路由摄像头电路集成模块U3和电阻R2组成；所述摄像头电路集成模块U3通过引脚BLK和引脚VSS接地，通过引脚BLA连接所述电阻R2并通过所述电阻R2连接电源管理模块202的电源输出端；同时，所述摄像头电路集成模块U3还通过引脚VCC连接电源管理模块202的电源输出端，通过引脚R/W连接所述芯片U1的引脚P1.3，通过引脚E连接所述芯片U1的引脚P3.0，通过引脚DB0连接所述芯片U1的引脚P2.0，通过引脚DB1连接所述芯片U1的引脚P2.1，通过引脚DB2连接所述芯片U1的引脚P2.2，通过引脚DB3连接所述芯片U1的引脚P2.3，通过引脚DB4连接所述芯片U1的引脚P1.4，通过引脚DB5连接所述芯片U1的引脚P1.5，通过引脚DB6连接所述芯片U1的引脚P1.6，通过引脚DB7连接所述芯片U1的引脚P1.7。

6.如权利要求2所述的智能导盲设备，其特征在于：所述话筒通过延长线焊接到所述电路板上并露出于所述外壳的外部，其还设有一个可以夹在使用者领口的夹子；所述话筒的电路是由话筒元件MK1和电容C1组成；所述话筒元件MK1一端连接所述电容C1并通过所述电容C1接地，另一端通过引脚SIN连接所述芯片U1的引脚P1.2；

所述扬声器的电路是由扬声器元件LS1和电容C2组成；所述扬声器元件LS1一端连接所述电容C2并通过所述电容C2接地，另一端通过引脚S_OUT连接所述芯片U1的引脚P3.7。

7.如权利要求2所述的智能导盲设备，其特征在于：所述三轴加速度计的电路由芯片U4和电容C5～C6组成；所述芯片U4通过引脚SDI连接所述芯片U1的引脚P3.1，通过SDO连接所述芯片U1的引脚P3.2，通过引脚CLK连接所述芯片U1的引脚P3.3，通过引脚VCC连接电源管理模块202的电源输出端，通过引脚GND接地；所述电容C5～C6相互并联，所述电容C5～C6的并联体一端连接电源管理模块202的电源输出端，所述电容C5～C6的并联体另一端接地。

8.如权利要求2所述的智能导盲设备，其特征在于：所述电子指南针的电路采用芯片U5；所述芯片U5通过引脚VCC连接电源管理模块202的电源输出端，通过引脚GND接地，通过引脚SDA连接所述芯片U1的引脚P1.0，通过引脚SCL连接所述芯片U1的引脚P1.1。

9.如权利要求2所述的智能导盲设备，其特征在于：所述无线通信模块的电路由无线通信电路集成模块U6、电容C3～C4组成；所述无线通信电路集成模块U6通过引脚RXD连接所述芯片U1的引脚P3.4，通过引脚TXD连接所述芯片U1的引脚P3.5，通过引脚EN连接所述芯片U1的引脚P3.6，通过引脚GND接地，通过引脚VCC连接电源管理模块202的电源输出端；所述电容C3和电容C4相互并联，且所述电容C3和电容C4的并联体一端接地，所述电容C3和电容C4的并联体另一端连接电源管理模块202的电源输出端。

10.如权利要求2所述的智能导盲设备，其特征在于：所述激光模块的电路采用芯片U8，所述芯片U8通过引脚VCC连接所述电源管理模块的电源输出端，通过引脚GND接地，通过引脚T_O连接所述芯片U1的引脚P2.4，通过引脚NC连接所述芯片U1的引脚NC。