导盲器的设计

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1、精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除DesignofultrasonicwaveguidedeviceAbstract:ThisarticlerecommendsadeviceofultrasonicwaveguidewhichisdesignedtoadoptAT89C51single-chipmicroprocessorcomputerascontrollerandapplytheprincipleofultrasonicdistancemeasuring.Thedevicecandetectthedistancebetweentheblind

2、andanobstructionintheroadaheadandconvertthemessagetoasoundreminder.Accordingtofrequencyvariationoftheremindingsound,itwillenabletheblindtojudgewhetherthereisanobstructionandthedistancefromtheobstructionthenaccomplishthepurposeofguidingtheblind.Keywords:Ultrasonicwave；Single-chipmicr

3、oprocessor；Guidingtheblind摘要：采用AT89C51单片机作为控制器，利用超声测距的原理，设计了一种超声波导盲装置。该装置可以对盲人前面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声音提示，盲人可以根据提示声音的频率变化的来判断有无障碍物及离障碍物的距离，达到导盲作用。关键词：超声波；单片机；导盲1引言盲人在独自行走时主要依靠导盲装置。最简单常用的装置是普通的手杖，用它在地面上敲击，可帮助盲人发现0.5米以内的障碍物。它的主要缺点是不能发现较远一点的障碍物以及空中突出的障碍物。例如，在相当于头部、胸的位置悬挂或突出的物体。另外，盲

4、人还可以利用导盲犬带路，但是不易训练且成本较高。为了更好的帮助盲人行走,许多国家都研究和生产了各种电子导盲装置，但大多成本较高，如各类导盲机器人及其它电子装置。本文提出了一种用单片机开发的超声波导盲装置的设计方案，它具有低成本、实用和精确的特点。【精品文档】第7页精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除2导盲装置的功能设计及系统组成导盲装置主要由超声波探头、单片机以及测控及处理电路、按键、蜂鸣器等组成，可以放在包中，或安装在帽子上、手杖中。导盲装置有三个按钮，分别是电源开关、远距、近距控制按钮，还有一个音量调节旋纽。该装置使用电池，电源开关可控制系统通

5、、断电，不用的时候关掉电源，节省电能。使用时，超声波探头方向指向探测方向，当前方有障碍物时，在一定距离内喇叭会发出报警声并随着向障碍物的接近频率逐渐升高，起到提示作用。远距、近距、控制按钮可用来控制报警的距离，通电时初始报警距离为2米，按远距控制按钮可将初始报警距离设为5米，按近距控制按钮可将初始报警距离设为1米，报警声音音量可用音量调节旋纽调节，有耳机插孔，可以接耳机。该装置是以AT89C51单片机作为控制器，利用超声波回声测距的原理测距，用蜂鸣器进行声音报警。系统的硬件结构框图如图1所示。该系统主要由单片机控制系统、超声波发射电路、接收放大电路、按键控制和

6、声音报警电路。AT89C51单片机是整个系统的核心部件，用来控制、协调各部件的工作。工作时先由单片机控制的振荡源产生40KHz频率的信号以驱动超声波传感器，使它发射脉冲。当第一个超声波脉冲发射后，计数器开始计数，在检测到第一个回波脉冲的瞬间，计数器停止计数，计算出从发射到接收的时间差Δｔ，最终利用单片机计算出距障碍物的距离，并根据远距、近距控制按钮设定的测距值进行报警指示。 【精品文档】第7页精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除3.超声波测距原理超声波测距采用的方法是时间差测距法，在超声波发生器发射出超声波的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰

7、到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时，测出发射和接收到回波的时间差Δｔ。由下式可以求出超声波发射地与目标之间的距离ＳＳ＝ｖΔｔ／２        （1）式中ｖ为超声波的传播速度，超声波常温下在空气中的传播速度是340米／秒，传播速度与空气的温度、湿度等因素的有关，这里由于测量距离不长，测量精度要求不高，不考虑其他影响，只要测得超声波发射和接收回波的时间差Δｔ，按（1）式计算即可。4 控制系统硬件电路设计4.1 超声波的发射电路超声波的发射电路主要由高频三极管及超声波发生器组成，如图2所示,超声波收发传感器采用压电陶瓷传感器UCM40，由于

8、频率为40kHz左右的超声波在空气中传