專利名稱：導(dǎo)盲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
導(dǎo)盲器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及盲人行走輔助工具，尤其是涉及一種可探測行道障礙物并根據(jù)其 距離發(fā)出不同音頻警告的導(dǎo)盲器。
背景技術(shù)：
[0002]盲人在獨(dú)自行走時需要依靠導(dǎo)盲裝置指引路徑和探測障礙物。最簡單常用的導(dǎo)盲 裝置是手杖，用手杖敲擊地面，可幫助盲人發(fā)現(xiàn)0. 5米以內(nèi)的障礙物，導(dǎo)盲手杖廉價賴用， 使用方便，因而應(yīng)用最為廣泛，但它的缺陷也是非常明顯的，其主要缺點(diǎn)是不能發(fā)現(xiàn)距離較 遠(yuǎn)的障礙物以及空中突出的障礙物。例如，在相當(dāng)于頭部、胸部高度位置懸掛或突出的物體 就不能被導(dǎo)盲手杖探測到。另外，盲人還可以利用導(dǎo)盲犬帶路，但是導(dǎo)盲犬不易訓(xùn)練且成本 較高；市場上也有各種電子導(dǎo)盲裝置，但大多價格昂貴?，F(xiàn)實(shí)中很多盲道周圍的狀況并不良 好，經(jīng)常能看到有車停在盲道上、樹枝垂落在盲道上空等，這時導(dǎo)盲手杖的使用效果就相當(dāng) 有限了，而普通盲人家庭難以承受價格高昂的導(dǎo)盲犬、電子導(dǎo)盲裝置，因此，開發(fā)一種成本 低廉而且導(dǎo)盲效果優(yōu)良的導(dǎo)盲裝置是十分必要的。實(shí)用新型內(nèi)容[0003]本實(shí)用新型的目的是解決導(dǎo)盲手杖探測障礙距離短、范圍小，普通電子導(dǎo)盲裝置 成本較高的問題，為此，本實(shí)用新型提供一種導(dǎo)盲器。[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，[0005]導(dǎo)盲器，包括一作為整個導(dǎo)盲器控制中心的單片機(jī)，其特征在于，所述單片機(jī)上連 接有發(fā)射和接收超聲波的發(fā)射裝置與接收裝置、可發(fā)出不同頻率報(bào)警聲音的聲音報(bào)警裝 置、可改變報(bào)警距離范圍的報(bào)警距離控制器、顯示障礙物距離的LED顯示器。[0006]所述發(fā)射裝置包括發(fā)射探頭、放大電路和超聲波發(fā)生器，發(fā)射探頭、放大電路和 超聲波發(fā)生器順次連接至單片機(jī)；[0007]所述接收裝置包括接收探頭、信號放大器和音頻譯碼器，接收探頭、信號放大器、 音頻譯碼器順次連接至單片機(jī)。[0008]所述聲音報(bào)警裝置包括數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)字音樂播放器，數(shù)據(jù)選擇器連接于單片 機(jī)，數(shù)字音樂播放器連接于數(shù)據(jù)選擇器，數(shù)據(jù)選擇器上還連接有語音芯片和功率放大器，功 率放大器上連接有喇叭。[0009]所述報(bào)警距離控制器連接于數(shù)據(jù)選擇器。[0010]本技術(shù)方案采用超聲波探測盲人周圍障礙物的距離，其工作原理如圖3所示，超 聲波測距的測量靈敏度高，穿透力強(qiáng)，測量速度快，測量角度大，可對較大范圍內(nèi)的物體進(jìn) 行檢測。超聲波測距采用的是時間差測距法，在超聲波發(fā)射裝置發(fā)射出超聲波的同時開始 計(jì)時，超聲波在空氣中傳播，碰到障礙物就立即反射回來，超聲波接收裝置收到反射波就立 即停止計(jì)時，測出發(fā)射和接收到回波的時間差A(yù)t。由下式可以求出超聲波發(fā)射地與目標(biāo)之 間的距離S，[0011]S = VXAt(1)[0012](1)式中ν為超聲波的傳播速度，常溫下超聲波在空氣中的傳播速度是340M/S，傳 播速度與空氣的溫度、濕度等因素有關(guān)，本技術(shù)方案中由于測量距離不長，精度要求不高， 可不考慮其影響，只要測得超聲波發(fā)射和接收回波的時間差A(yù)t，按(1)式計(jì)算即可。[0013]本實(shí)用新型的有益效果是，采用較低成本的元器件設(shè)計(jì)制作，且誤差較小，完全滿 足盲人行走時對障礙指示的需求，具有較高的性價比；簡單、性能穩(wěn)定、使用方便，可安裝在 不同的載體上，制作成不同的導(dǎo)盲用具，如導(dǎo)盲手杖、導(dǎo)盲眼鏡、導(dǎo)盲背心等，盲人很容易學(xué) 會使用；采用了數(shù)字音樂播放系統(tǒng)，單一的蜂鳴聲十分刺耳，會讓盲人在遇到障礙時感到慌 張，或是由于長時間聽到蜂鳴聲而厭煩，而使用不同頻率的音樂作為報(bào)警聲可以讓盲人在 使用時感到舒適。


[0014]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；[0015]圖2是本實(shí)用新型的工作流程框圖；[0016]圖3是本實(shí)用新型的工作原理圖。
具體實(shí)施方式
[0017]為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下 面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。[0018]各元件連接關(guān)系如圖1所示，單片機(jī)采用AT89S51。超聲波發(fā)射裝置由CC7555時 基電路和壓電陶瓷傳感器UCM40T組成。單片機(jī)AT89S51控制CC7555時基電路產(chǎn)生40kHz 頻率的信號，由UCM40T發(fā)射超聲波射向障礙物。超聲波的接收探頭采用與發(fā)射探頭配對的 UCM40R，將發(fā)射探頭發(fā)出經(jīng)反射后的超聲波脈沖轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑷醯慕涣餍盘枺?jīng)過運(yùn)算放大器 LM358的兩級放大后，送至音頻譯碼集成模塊LM567。LM567是帶鎖相環(huán)的音頻譯碼器，具有 選頻功能，LM567內(nèi)部的壓控振蕩器的中心頻率f = 1/1. 1RC，當(dāng)LM567輸入信號大于25mV 時，輸出端由高電平跳變?yōu)榈碗娖剑瑢⑵渥鳛閱纹瑱C(jī)的中斷請求信號，以啟動中斷服務(wù)子程 序。[0019]數(shù)據(jù)選擇器采用74LS153，74LS153是常用的雙4選1數(shù)據(jù)選擇器，共16個管腳。 數(shù)據(jù)選擇器利用電阻值的改變調(diào)節(jié)報(bào)警聲音量，距離大于4米時不發(fā)聲，距離為3 4米 時，阻值為IOkQ的電阻與數(shù)據(jù)選擇器相連接，即發(fā)出的聲音比較微弱，當(dāng)距離為2 3米 時，與阻值為證Ω的電阻相接，聲音變響一些，當(dāng)距離為1 2米時，接入阻值為IkQ的電 阻，聲音比較響亮，當(dāng)距離小于1米時，與導(dǎo)線相連接，聲音達(dá)到最響。數(shù)據(jù)選擇器74LS153 上還連接有數(shù)字音樂播放器和語音芯片ISD4002，單片機(jī)通過數(shù)據(jù)選擇器控制音樂播放器 的播放與停止，改變播放聲音的頻率。為了放大音樂音量，選擇LM386作為本裝置的音頻功 率放大器，其增益高，功耗小，在各種功率放大設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用。[0020]報(bào)警距離控制器上設(shè)有遠(yuǎn)距、近距控制按鈕，遠(yuǎn)距、近距控制按鈕同時只有一個有 效，由軟件控制，都按下時為近距控制按鈕有效。音樂聲由報(bào)警程序控制，對應(yīng)不同的按鈕 及距離，發(fā)出不同頻率的聲音。報(bào)警距離控制按鍵可用來調(diào)節(jié)報(bào)警距離，通電時初始報(bào)警 距離為2米，按遠(yuǎn)距控制按鈕可將報(bào)警距離設(shè)為4米，按近距控制按鈕可將報(bào)警距離設(shè)為1米，報(bào)警聲音音量為自動調(diào)節(jié)。[0021]通過單片機(jī)來計(jì)算發(fā)出超聲波信號到收到反射超聲波信號這段時間的長度，再通 過計(jì)算轉(zhuǎn)化為距離，在LED顯示器上顯示。[0022]導(dǎo)盲器的超聲波發(fā)射與接收、報(bào)警距離范圍的控制、聲音報(bào)警都由單片機(jī)控制，上 電后主程序無限循環(huán)，初始化后系統(tǒng)設(shè)置一系列初始值，包括超聲波發(fā)射間隔數(shù)、定時器定 時初值、報(bào)警門限值等，然后讀取報(bào)警距離控制器的狀態(tài)，根據(jù)其狀態(tài)對初始設(shè)定值進(jìn)行修 改，初始值報(bào)警距離內(nèi)有障礙物時即驅(qū)動數(shù)字音樂播放器發(fā)出聲音，并且隨著距離的接近， 不斷調(diào)整參數(shù)，使得聲音的頻率不斷提高，即發(fā)出的聲音變尖。[0023]導(dǎo)盲器的工作流程如圖2所示。程序控制發(fā)送0. 2毫秒寬度的超聲波，同時啟動 定時器T 0計(jì)時；為避免接收傳感器直接接收到發(fā)射的超聲波，在發(fā)射超聲波之后插入一 段延時，由于設(shè)置超聲波頻率為40kHz，超聲波常溫下在空氣中的傳播速度是340M/S，計(jì)算 可知延時6個脈沖就可以了。延時后啟動接收回波程序，等待接收回波，超時(即在設(shè)定距 離內(nèi)無障礙物)即返回前面，若有回波則停止計(jì)時，讀取時間差，利用公式(1)計(jì)算出距離， 然后執(zhí)行報(bào)警程序，根據(jù)計(jì)算距離結(jié)果及設(shè)定值比較選擇不同參數(shù)，驅(qū)動喇叭發(fā)出不同頻 率的聲音，距離越近頻率越高。最后返回重新開始。[0024]本實(shí)用新型提供的導(dǎo)盲器可以放在包中，或安裝在帽子上、手杖中。使用時，發(fā)射 裝置朝探測方向發(fā)出超聲波，探測范圍內(nèi)有障礙物時，發(fā)出的超聲波被反射回來，再由接收 裝置接收。當(dāng)物體處于預(yù)置的報(bào)警距離范圍內(nèi)時，音樂播放器發(fā)出音樂聲并隨著向障礙物 的接近其聲音頻率逐漸升高，起到警示作用。[0025]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行 業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述 的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下本實(shí)用新型還會 有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要 求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
權(quán)利要求1.導(dǎo)盲器，包括一作為整個導(dǎo)盲器控制中心的單片機(jī)，其特征在于，所述單片機(jī)上連接 有發(fā)射和接收超聲波的發(fā)射裝置與接收裝置、可發(fā)出不同頻率報(bào)警聲音的聲音報(bào)警裝置、 可改變報(bào)警距離范圍的報(bào)警距離控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)盲器，其特征在于，所述發(fā)射裝置包括發(fā)射探頭、放大電路和超聲波發(fā)生器，發(fā)射探頭、放大電路和超聲 波發(fā)生器順次連接至單片機(jī)；所述接收裝置包括接收探頭、信號放大器和音頻譯碼器，接收探頭、信號放大器、音頻 譯碼器順次連接至單片機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)盲器，其特征在于，所述聲音報(bào)警裝置包括數(shù)據(jù)選擇器和 數(shù)字音樂播放器，數(shù)據(jù)選擇器連接于單片機(jī)，數(shù)字音樂播放器連接于數(shù)據(jù)選擇器，數(shù)據(jù)選擇 器上還連接有語音芯片和功率放大器，功率放大器上連接有喇叭。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)盲器，其特征在于，所述報(bào)警距離控制器連接于數(shù)據(jù)選擇ο
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)盲器，其特征在于，所述單片機(jī)上還連接有顯示障礙物距 離的LED顯示器。
專利摘要導(dǎo)盲器，包括一作為整個導(dǎo)盲器控制中心的單片機(jī)，其特征在于，所述單片機(jī)上連接有發(fā)射和接收超聲波的發(fā)射裝置與接收裝置、可發(fā)出不同頻率報(bào)警聲音的聲音報(bào)警裝置、可改變報(bào)警距離范圍的報(bào)警距離控制器。發(fā)射裝置朝探測方向發(fā)出超聲波，探測范圍內(nèi)有障礙物時，發(fā)出的超聲波被反射回來，再由接收裝置接收。當(dāng)物體處于預(yù)置的報(bào)警距離范圍內(nèi)時，聲音報(bào)警裝置發(fā)出音樂聲并隨著向障礙物的接近其聲音頻率逐漸升高，起到警示作用。
文檔編號A61H3/06GK201814797SQ201020568528
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月20日
發(fā)明者朱人杰, 王宏超 申請人:上海海事大學(xué)