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1、多功能導(dǎo)盲儀設(shè)計(jì)報(bào)告——2011年5月18日目錄第一章 方案設(shè)計(jì)與論證1.1硬件方案的設(shè)計(jì)1.1.1多功能導(dǎo)盲儀的整體設(shè)計(jì)....................21.1.2模塊應(yīng)用設(shè)計(jì)..............................21.1.3電源解決方案..............................31.1.4電路圖....................................31.2軟件方案的設(shè)計(jì)1.2.1軟件總體方案..............................51.2.2
2、單片機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)方案........................5第二章 測(cè)試及總結(jié)2.1性能實(shí)現(xiàn)及測(cè)試分析......................52.2對(duì)性能的整體評(píng)價(jià)........................5第一章方案設(shè)計(jì)與論證1.1硬件方案的設(shè)計(jì)1.1.1多功能導(dǎo)盲儀的整體設(shè)計(jì)本次參賽的導(dǎo)盲儀設(shè)計(jì)主要分為兩部分,一部分為接收端,主要實(shí)現(xiàn)功能為計(jì)時(shí)時(shí)鐘和語(yǔ)音輸出。另一部分為發(fā)射端,主要實(shí)現(xiàn)功能為超聲波測(cè)距避障和循跡導(dǎo)盲,兩部分之間用無(wú)線傳輸模塊連接,使導(dǎo)盲探頭部分與語(yǔ)音播報(bào)部分分離,方便導(dǎo)盲裝置的使用。多功能主
3、要體現(xiàn)在時(shí)鐘、避障、循跡、和語(yǔ)音播報(bào)等幾個(gè)方面上。1.1.2模塊應(yīng)用設(shè)計(jì)(1)超聲波模塊采用超聲波模塊測(cè)距離。通過(guò)發(fā)射出特征頻率的超聲波和反射回接受到特征頻率的超聲波所用的時(shí)間,換算出距離,進(jìn)而得到障礙物的距離。優(yōu)點(diǎn)是對(duì)被測(cè)物體顏色無(wú)要求,缺點(diǎn)是精度低,對(duì)物體形狀大小要求高,環(huán)境溫度等也會(huì)影響到精度。在導(dǎo)盲儀的設(shè)計(jì)中對(duì)障礙物的顏色不能固定,而且主要起到避障的作用,并不要求物體具體形狀,所以使用了超聲波模塊。(2)紅外對(duì)管模塊采用紅外對(duì)管循跡導(dǎo)盲。由于目前的盲道主要是凹凸不平的,采用此裝置后,可以使盲道僅在顏色上區(qū)別于正常道路,使盲
4、道的設(shè)計(jì)趨于簡(jiǎn)單。通過(guò)檢測(cè)反射紅外光,來(lái)判斷是否行走在正確的道路上。優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)單,反應(yīng)比較靈敏。缺點(diǎn)是對(duì)顏色的有要求。在導(dǎo)盲儀的設(shè)計(jì)中該模塊用于假想的黑色盲道,區(qū)別于其他道路,可以起到循跡的作用。(3)Ds1302時(shí)鐘模塊采用Ds1302時(shí)鐘模塊計(jì)時(shí),依靠?jī)?nèi)部芯片及外設(shè)32.768hz晶振的準(zhǔn)確測(cè)量周期,通過(guò)讀取寄存器的數(shù)據(jù)來(lái)讀取時(shí)間,是一個(gè)比較方便及精確的方案。(4)NRF24l01無(wú)線傳輸模塊采用NRF24l012.4ghz無(wú)線傳輸模塊,可以起到接收端與發(fā)射端數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖饔?。該模塊具有傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定,傳輸距離較大,傳輸功率
5、較高等優(yōu)點(diǎn),在導(dǎo)盲儀的設(shè)計(jì)中起到關(guān)鍵數(shù)據(jù)的傳輸作用。(5)SYN6288語(yǔ)音播報(bào)模塊采用SYN6288語(yǔ)音芯片,可以準(zhǔn)確的播報(bào)出盲人所需要的信息,如時(shí)間,前方是否有障以及是否偏離盲道。該芯片自帶語(yǔ)音庫(kù)可方便調(diào)取,通過(guò)串口通信操作簡(jiǎn)便,機(jī)器發(fā)音音質(zhì)清晰,發(fā)音標(biāo)準(zhǔn)。(6)芯片選擇可選擇的單片機(jī)有很多,包括51系列和avr系列單片機(jī)??紤]到本實(shí)驗(yàn)對(duì)芯片高級(jí)程度度等指標(biāo)要求不是太高,我們選擇了89c52單片機(jī)從而節(jié)省了成本。1.1.3電源解決方案為了得到穩(wěn)定的電壓,本次設(shè)計(jì)用l7805芯片將9v電壓轉(zhuǎn)為5v,給單片機(jī)及其他模塊供電;用lm
6、1117芯片將5v轉(zhuǎn)為3.3v,給NRF24l01模塊供電。選擇9v鋰電池作為電壓源,主要是為了實(shí)驗(yàn)裝置的簡(jiǎn)單,輕便。1.1.4電路圖單片機(jī)最小系統(tǒng)紅外對(duì)管電路Ds1302模塊電路1.2軟件方案的設(shè)計(jì)1.2.1軟件總體方案與思路通過(guò)在主函數(shù)中對(duì)紅外對(duì)管的電平檢測(cè),超聲波模塊的測(cè)量中斷反饋,再通過(guò)發(fā)射端的24l01數(shù)組數(shù)據(jù)發(fā)射函數(shù)傳輸給接收端子。接下來(lái)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷,進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào),輸出導(dǎo)盲信息。同時(shí)在接受端的Ds1302模塊在不停工作,并且通過(guò)掃描按鍵的方法,判斷是否需要語(yǔ)音播報(bào)出時(shí)間信息。1.2.2單片機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)方案本次制
7、作過(guò)程中我們選擇使用keil編程軟件進(jìn)行模塊化編程,在接收端和發(fā)射端分別使用了一個(gè)單片機(jī)。接收端將接收端.c,yuyin.c,ds1302.c文件合并,發(fā)射端將超聲波模塊、循跡模塊、NRF24l01模塊的實(shí)現(xiàn)函數(shù)合并,實(shí)現(xiàn)導(dǎo)盲儀的一系列功能,最終語(yǔ)音播報(bào)信息。第二章測(cè)試及總結(jié)2.1整體功能的測(cè)試2.1.1串口測(cè)試通過(guò)串口的調(diào)試,分別調(diào)試出了超聲波模塊,無(wú)線傳輸模塊,和Ds1302模塊。2.1.2模擬電路測(cè)試通過(guò)萬(wàn)用表的測(cè)量調(diào)試出了紅外對(duì)管的電平變化,可以準(zhǔn)確地測(cè)試出盲道位置。2.1.3語(yǔ)音芯片性能測(cè)試經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試,最終語(yǔ)音芯片工作
8、正常,能清晰穩(wěn)定播報(bào)內(nèi)容。2.2對(duì)性能的整體評(píng)價(jià)各部分基本能穩(wěn)定工作,達(dá)到設(shè)計(jì)需求及設(shè)計(jì)目標(biāo),整體工作穩(wěn)定。但是在避障方面,超聲波的靈敏度很高,會(huì)有誤差產(chǎn)生。