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《導(dǎo)盲器的設(shè)計(jì).doc》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、DesignofultrasonicwaveguidedeviceAbstract:ThisarticlerecommendsadeviceofultrasonicwaveguidewhichisdesignedtoadoptAT89C51single-chipmicroprocessorcomputerascontrollerandapplytheprincipleofultrasonicdistancemeasuring.Thedevicecandetectthedistancebetweentheblindandanobstruct
2、ionintheroadaheadandconvertthemessagetoasoundreminder.Accordingtofrequencyvariationoftheremindingsound,itwillenabletheblindtojudgewhetherthereisanobstructionandthedistancefromtheobstructionthenaccomplishthepurposeofguidingtheblind.Keywords:Ultrasonicwave；Single-chipmicrop
3、rocessor；Guidingtheblind摘 要：采用AT89C51單片機(jī)作為控制器，利用超聲測距的原理，設(shè)計(jì)了一種超聲波導(dǎo)盲裝置。該裝置可以對盲人前面道路上的障礙物進(jìn)行距離探測并把障礙物距離信息轉(zhuǎn)換成聲音提示，盲人可以根據(jù)提示聲音的頻率變化的來判斷有無障礙物及離障礙物的距離，達(dá)到導(dǎo)盲作用。關(guān)鍵詞：超聲波；單片機(jī)；導(dǎo)盲1引言盲人在獨(dú)自行走時主要依靠導(dǎo)盲裝置。最簡單常用的裝置是普通的手杖，用它在地面上敲擊，可幫助盲人發(fā)現(xiàn)0.5米以內(nèi)的障礙物。它的主要缺點(diǎn)是不能發(fā)現(xiàn)較遠(yuǎn)一點(diǎn)的障礙物以及空中突出的障礙物。例如，在相當(dāng)于頭部、胸的位置懸掛或
4、突出的物體。另外，盲人還可以利用導(dǎo)盲犬帶路，但是不易訓(xùn)練且成本較高。為了更好的幫助盲人行走,許多國家都研究和生產(chǎn)了各種電子導(dǎo)盲裝置，但大多成本較高，如各類導(dǎo)盲機(jī)器人及其它電子裝置。本文提出了一種用單片機(jī)開發(fā)的超聲波導(dǎo)盲裝置的設(shè)計(jì)方案，它具有低成本、實(shí)用和精確的特點(diǎn)。2導(dǎo)盲裝置的功能設(shè)計(jì)及系統(tǒng)組成導(dǎo)盲裝置主要由超聲波探頭、單片機(jī)以及測控及處理電路、按鍵、蜂鳴器等組成，可以放在包中，或安裝在帽子上、手杖中。導(dǎo)盲裝置有三個按鈕，分別是電源開關(guān)、遠(yuǎn)距、近距控制按鈕，還有一個音量調(diào)節(jié)旋紐。該裝置使用電池，電源開關(guān)可控制系統(tǒng)通、斷電，不用的時候關(guān)掉電
5、源，節(jié)省電能。使用時，超聲波探頭方向指向探測方向，當(dāng)前方有障礙物時，在一定距離內(nèi)喇叭會發(fā)出報警聲并隨著向障礙物的接近頻率逐漸升高，起到提示作用。遠(yuǎn)距、近距、控制按鈕可用來控制報警的距離，通電時初始報警距離為2米，按遠(yuǎn)距控制按鈕可將初始報警距離設(shè)為5米，按近距控制按鈕可將初始報警距離設(shè)為1米，報警聲音音量可用音量調(diào)節(jié)旋紐調(diào)節(jié)，有耳機(jī)插孔，可以接耳機(jī)。該裝置是以AT89C51單片機(jī)作為控制器，利用超聲波回聲測距的原理測距，用蜂鳴器進(jìn)行聲音報警。系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。該系統(tǒng)主要由單片機(jī)控制系統(tǒng)、超聲波發(fā)射電路、接收放大電路、按鍵控制和聲
6、音報警電路。AT89C51單片機(jī)是整個系統(tǒng)的核心部件，用來控制、協(xié)調(diào)各部件的工作。工作時先由單片機(jī)控制的振蕩源產(chǎn)生40KHz頻率的信號以驅(qū)動超聲波傳感器，使它發(fā)射脈沖。當(dāng)?shù)谝粋€超聲波脈沖發(fā)射后，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，在檢測到第一個回波脈沖的瞬間，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，計(jì)算出從發(fā)射到接收的時間差Δｔ，最終利用單片機(jī)計(jì)算出距障礙物的距離，并根據(jù)遠(yuǎn)距、近距控制按鈕設(shè)定的測距值進(jìn)行報警指示。?3.超聲波測距原理超聲波測距采用的方法是時間差測距法，在超聲波發(fā)生器發(fā)射出超聲波的同時開始計(jì)時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就
7、立即停止計(jì)時，測出發(fā)射和接收到回波的時間差Δｔ。由下式可以求出超聲波發(fā)射地與目標(biāo)之間的距離ＳＳ＝ｖΔｔ／２????????（1）式中ｖ為超聲波的傳播速度，超聲波常溫下在空氣中的傳播速度是340米／秒，傳播速度與空氣的溫度、濕度等因素的有關(guān)，這里由于測量距離不長，測量精度要求不高，不考慮其他影響，只要測得超聲波發(fā)射和接收回波的時間差Δｔ，按（1）式計(jì)算即可。4?控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)4.1?超聲波的發(fā)射電路超聲波的發(fā)射電路主要由高頻三極管及超聲波發(fā)生器組成，如圖2所示,超聲波收發(fā)傳感器采用壓電陶瓷傳感器UCM40，由于頻率為40kHz左右的超
8、聲波在空氣中傳播的效率最佳，因此通過執(zhí)行程序由單片機(jī)P1.0產(chǎn)生40KHz的振蕩信號,經(jīng)過高頻三極管放大,驅(qū)動超聲波發(fā)生傳感器UCM40T發(fā)出40KHz的超聲波脈沖。4.2超聲波的接收電路超聲
