智能語(yǔ)音導(dǎo)盲系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院作者：黃建軍1緒論我國(guó)曾在上世紀(jì)90年代進(jìn)行過(guò)視力殘疾狀況的調(diào)查，結(jié)果顯示，我國(guó)有視力殘疾患者近1400萬(wàn)，其中盲人約就有620萬(wàn)。從全國(guó)防盲技術(shù)指導(dǎo)組辦公室得到的數(shù)據(jù)也顯示[1]，我國(guó)有550萬(wàn)盲人，占世界盲人總數(shù)的1/5。隨著人民生活水平的不斷的進(jìn)步，讓生活變得越來(lái)越簡(jiǎn)單方便成為了人民普遍追求的生活理念。盲人既是我們普通人民中的一員，又是一個(gè)特殊群體，他們由于先天或后天的生理缺陷在日常生活中比我們常人會(huì)遇到更多的不方便，不能準(zhǔn)確及時(shí)的發(fā)現(xiàn)并躲避障礙物就是一個(gè)重要的弊端。如果有一種既輕巧，又便宜，同時(shí)又能及時(shí)的識(shí)別周圍障礙物并發(fā)出報(bào)警信號(hào)的智

2、能拐杖在盲人的手中將會(huì)為盲人的生活提供極大地方便。由于超聲波的速度相對(duì)光速要小的多，其傳播時(shí)間更加容易被檢測(cè)，并且易于定向的發(fā)射，方向性較好，強(qiáng)度可以控制，因而人類采用仿真技能利用超聲波測(cè)距。同時(shí)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)及工業(yè)機(jī)器人的不斷出現(xiàn)，測(cè)距和識(shí)別技術(shù)在工業(yè)中已經(jīng)得到了普遍的運(yùn)用與發(fā)展，如何把這種非接觸式檢測(cè)與識(shí)別技術(shù)應(yīng)用到民用領(lǐng)域已變得十分重要了。1.1課題背景及意義盲人既是我們普通人民中的一員，又是一個(gè)特殊群體，他們由于先天或后天的生理缺陷在日常生活中比我們常人會(huì)遇到更多的不方便和安全隱患。本設(shè)計(jì)就是為了避免盲人在行走時(shí)與前方障礙相撞。盲人導(dǎo)盲預(yù)警系統(tǒng)的運(yùn)

3、用可極大地減輕盲人的行走不便與安全隱患，降低且避免因盲人不辨障礙而導(dǎo)致的事故的發(fā)生，同時(shí)它將對(duì)提高人體智能化設(shè)計(jì)起到重要的意義。對(duì)超聲波具有傳播速度慢，指向性強(qiáng)，能級(jí)消耗緩慢，對(duì)色彩、光照度不敏感的特點(diǎn)進(jìn)行利用，同時(shí)因?yàn)槌暡▊鞲衅鹘Y(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、體積小、性價(jià)比高、信息處理簡(jiǎn)單而且可靠，易于小型化和集成化，并且可以進(jìn)行實(shí)時(shí)控制等特點(diǎn)。所以這一項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于導(dǎo)盲產(chǎn)品中將有廣闊的發(fā)展前景。1.2設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容本設(shè)計(jì)中超聲波測(cè)距的設(shè)計(jì)是根據(jù)蝙蝠依靠超聲波進(jìn)行夜間飛行捕食的能力和原理，并且利用現(xiàn)在的單片機(jī)控制式超聲測(cè)距系統(tǒng)，運(yùn)用超聲波一來(lái)一回確定目標(biāo)位置的原理，主要是通過(guò)超聲波傳

4、感器發(fā)送和接受超聲波，然后通過(guò)對(duì)比分析發(fā)射的波與遇到障礙物后的回波信息，這樣就完成了超聲波導(dǎo)盲儀的數(shù)據(jù)采集部分。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的單片機(jī)是使用AT89S52芯片，主要運(yùn)用的原理也是超聲波測(cè)距方面的。通過(guò)組裝和協(xié)調(diào)各個(gè)硬件完成該裝置的硬件部分，該裝置可以把盲人前方道路上遇到的一定范圍內(nèi)的障礙物進(jìn)行距離探測(cè)并且可以將障礙物距離盲人多少米轉(zhuǎn)換成實(shí)時(shí)語(yǔ)音提示,通過(guò)語(yǔ)音提示盲人可以知道前方是否有障礙物，從而進(jìn)行危險(xiǎn)躲避。該系統(tǒng)有很多其他產(chǎn)品所不具備的特點(diǎn)比如：電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，元器件價(jià)格便宜。電路的抗干擾性強(qiáng)。因?yàn)槊と嗽谝雇硇凶邥r(shí)，行人和車輛不容易發(fā)現(xiàn)，可能對(duì)盲人的生命構(gòu)成危險(xiǎn)，所以本設(shè)

5、計(jì)還需要增加夜間燈光的設(shè)計(jì)。選擇運(yùn)用光敏電阻，通過(guò)檢測(cè)周圍環(huán)境的亮度就相當(dāng)于電阻燈光電路的通斷開(kāi)關(guān),并把提示燈的亮度轉(zhuǎn)化為相對(duì)邏輯的紅色警示閃光燈。用來(lái)提醒來(lái)往行人和車輛避讓。另外還有快閃提示，當(dāng)有快速物體靠近時(shí)，有相應(yīng)的語(yǔ)音提示。1.3論文結(jié)構(gòu)第1章本章主要介紹了設(shè)計(jì)超聲波導(dǎo)盲拐杖的背景及意義。對(duì)設(shè)計(jì)研究的大致內(nèi)容做了概述。第2章首先是超聲波的概論以及測(cè)距原理的注意點(diǎn)，并提出了本設(shè)計(jì)的測(cè)距方案。第3章只要是系統(tǒng)的硬件部分首先提出設(shè)計(jì)思路然后畫出硬件電路設(shè)計(jì)框架，然后詳細(xì)的給出了硬件電路中使用了的各個(gè)模塊關(guān)鍵元器件的說(shuō)明。第4章智能語(yǔ)音導(dǎo)盲儀的軟件設(shè)計(jì)，首先是說(shuō)明軟件

6、是設(shè)計(jì)環(huán)境，然后給出軟件的編程流程圖，然后準(zhǔn)備編程進(jìn)行程序的仿真。第5章是對(duì)系統(tǒng)調(diào)試的分析，通過(guò)理論數(shù)據(jù)與實(shí)際所得結(jié)果的對(duì)比得出誤差，然后就可以改正原來(lái)的系統(tǒng)從而進(jìn)行改進(jìn)。第6章結(jié)束語(yǔ)主要是介紹本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中所遇到的困難，以及對(duì)自己所學(xué)專業(yè)的深刻認(rèn)識(shí)。2超聲波測(cè)距的工作原理及方案論證2.1超聲波概述聲音是自然界生物之間溝通交流的工具，聲音在人類發(fā)展的初期就已經(jīng)產(chǎn)生了，在我們所存在的大千世界中存在著各種各樣豐富多彩的聲音。在科學(xué)的發(fā)展道路上，聲學(xué)早就是一個(gè)古老而又充滿活力的學(xué)科。但是人的耳朵是聽(tīng)不到超聲波信號(hào)的，大概到了十八世紀(jì)，人們發(fā)現(xiàn)海豚、蝙蝠等生物的別具一格然后開(kāi)

7、始了研究，才發(fā)現(xiàn)自然界存在一種波叫超聲波。聲波是一種機(jī)械波并且在液體、氣體、固體中都是可以傳播的。按照聲波的振動(dòng)頻率來(lái)劃分，聲波可以分為四種不同高低頻率的波：頻率范圍處于16kHz～20kHz之間的機(jī)械振動(dòng)波[2]，定義為聲波，人的耳朵可以聽(tīng)見(jiàn)；頻率小于16kHz的機(jī)械振動(dòng)聲波被稱為次聲波；頻率高于20kHz的機(jī)械震動(dòng)聲波被稱為超聲波；高于10MHz的機(jī)械振動(dòng)波被稱為特超聲波。產(chǎn)生聲波必須具備兩個(gè)條件第一要有振動(dòng)源的質(zhì)點(diǎn)，第二要有傳播聲波的介質(zhì)，聲波在某些條件下是不好傳播的。另外單單具備以上兩個(gè)條件也是不行的，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)時(shí)還不能隨波的移動(dòng)而移動(dòng)，而且質(zhì)