一种可探测障碍物位置的导盲装置制造方法及图纸

一种可探测障碍物位置的导盲装置，收发一体超声传感器[3]水平安装在步进电机[10]上，方向向前。此装置包括超声波振荡电路[1]、超声波调制电路[2]、收发一体超声传感器[3]、前置放大集成电路[4]、可重触发单稳态触发器[5]、RS触发器[6]、微处理器[7]、语音输出电路[8]、扬声器[9]、步进电机[10]、功率驱动芯片[11]、电池供电电源[12]。微处理器在接收到回波信号后，控制载有收发一体超声传感器的步进电机沿90°圆弧对障碍物进行第二次探测，微处理器分别计算出障碍物的距离和角度信息，并给出相应的语音提示。本实用新型专利技术便于携带，操作简单，提示信息明确，价格低廉，使盲人的行走更加安全。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种障碍检测的语音提示装置，特别涉及障碍物偏离正前方的角度和距离的导盲装置。
技术介绍
现有的导盲工具不能检测出障碍物偏离正前方的准确角度，只能检测出障碍物的距离，提示不明确，给使用者带来不能准确防范和避让障碍物的困难。中国专利200610169717. 4“一种语音导盲装置”其缺点是使用者上、中、下用了 6个收发一体超声传感器，至少需要6条导线来与主机连接，给使用者带来极大的不便，虽然能给出障碍物在前方偏左或偏右的提示，但精确度无法做到。使用者仍然无法准确防范障 碍物。
技术实现思路
为了克服现有导盲装置在探测障碍物方向上的不足，本技术提供一种可探测障碍物偏离正前方的角度和距离的导盲装置，操作简单，提示信息明确。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是在结构上采用把收发一体超声传感器水平安装在步进电机上对前方障碍物进行检测，当检测到前方90°扇面、3米以内有障碍物时，可由微处理器计算出障碍物的距离，同时由载有收发一体超声传感器的步进电机以一定的转速在90°扇面内进行扫描，当再次探测到障碍物时，由微处理器程序算法计算出步进电机所转过的角度。因而能给出障碍物的距离和偏离正前方的角度，亦即知道了障碍物的具体位置。本技术包括收发一体超声传感器，超声波振荡电路，超声波调制电路，前置放大集成电路，可重触发单稳态触发器，RS触发器，微处理器控制电路和语音输出电路，扬声器以及步进电机，功率驱动芯片，电池供电电源。收发一体超声传感器同时与超声波振荡电路和前置放大集成电路相连，超声波振荡电路与超声波调制电路相连，超声波调制电路同时与RS触发器和可重触发单稳态触发器相连，RS触发器的输出接微处理器，微处理器接语音输出电路，语音输出电路接扬声器。超声波振荡电路产生的40KHz的信号经超声波调制电路调制后驱动收发一体超声传感器发射超声脉冲，超声脉冲遇到障碍后产生反射，收发一体超声传感器接收到反射回波信号并传输给前置放大集成电路，信号经放大、带通滤波、峰值滤波、整形传输到由四2输入与非门构成的RS触发器，由于收发一体超声传感器距离很近，超声波发射时会产生一定的直接波，可重触发单稳态触发器产生一定脉宽的脉冲屏蔽直接波，超声发射时的调制方波接到RS触发器的S端，接收到的回波和直接波经屏蔽直接波后接到R端，由RS触发器变换成从发射至接收的来回时间的脉宽信号送到微处理器中，得出来回时间t，由程序算法L = V*t/2算出障碍物的距离。微处理器同时控制步进电机和语音输出电路，微处理器对信号处理后控制语音芯片驱动扬声器播放障碍物距离信息。微处理器在采集障碍存在的信号后，控制载有收发一体超声传感器的步进电机进行旋转扫描。在步进电机控制中，微处理器的PI. 0-P1. 3分别向功率驱动芯片的四个输入端发送控制信号，经过整流放大将微处理器发送来的弱电信号转化为步进电机正常运行所需的一定幅值的脉冲信号，再由功率驱动芯片的四个输出口分别输出到步进电机的A、B、C、D四相绕组。微处理器利用定时器TO产生步进脉冲，驱动步进电机改变输出臂位置，步进电机采用四相八拍运行方式，旋转方向与内部绕组的通电顺序和通电方式有关，正转通电顺序依次为A-AB-B-BC-C-CD-D-DA，反转通电顺序依次为A-AD-D-DC-C-CB-B-BA。为了检测前方障碍物所处角度，步进电机进行左旋45°，再右旋90°，最后左旋45°回到起始位置对障碍物进行第二次搜索。步进电机扫描过程由微处理器进行计数，当微处理器再次接收到回波时，由微处理器的程序算法根据步进电机所转过角度的计数值，算出障碍物偏离正前方的角度，获得方向信息，再通过语音输出电路驱动扬声器播报障碍物的偏离方向信息和距离信息。电池供电电源完成对整个电路供电。本技术的有益效果是，采用便携式，操作简单，提示信息明确的导盲装置，使 盲人的独立行走更安全。以下结合附图和实施例对本技术进一步说明。图I是本使用新型具体实施方式的电路原理图。图中1.超声波振荡电路，2.超声波调制电路，3.收发一体超声传感器，4.前置放大集成电路，5.可重触发单稳态触发器，6. RS触发器，7.微处理器，8.语音输出电路，9.扬声器，10.步进电机，11.功率驱动芯片，12.电池供电电源。图2是收发一体超声传感器和步进电机的安装示意图，图中3.收发一体超声传感器，10.步进电机，13.螺钉。图3是本技术障碍距离检测和偏离正前方角度检测的流程框图。图4是本技术整机外形示意图。图中3.收发一体超声传感器，9.扬声器，12.电池供电电源，14.电源开关，15.主机箱。具体实施方式在图I中，超声波振荡电路1NE555同时与超声波调制电路2NE555和收发一体超声传感器3NU40A18TR相连，超声传感器3的输出经前置集成放大电路4BL20106接到由74HC00与非门构成的RS触发器6的R端。超声波调制电路2的输出同时接RS触发器6的S端和可重触发单稳态触发器5CT74123，可重触发单稳态触发器5的输出连接到RS触发器6的R端，RS触发器6的输出接到微处理器789S51，微处理器7控制语音输出电路8ZY1730，语音输出电路8的输出接扬声器9，微处理器7与步进电机1028BJY48通过功率驱动芯片11UNL2003连接，功率驱动芯片的四个输入端接微处理器的I/O 口，输出端接步进电机的四相绕组，收发一体超声传感器3水平安装在步进电机10的输出臂上，电池供电电源对整机电路供电。超声波振荡电路I产生40KHz发射脉冲，经超声波调制电路2调制后作用于收发一体超声传感器3，发出的超声波频率为40KHz，脉冲数是10-20个，脉冲电压的峰峰值小于5V。超声脉冲的回波信号作用于收发一体超声传感器3,使其产生微弱的电压信号,数值约为几十毫伏。收发一体超声传感器3与前置放大集成电路4相连，微弱的电压信号在前置集成放大电路内经放大、带通滤波、峰值滤波、整形后输出峰值为5V左右的矩形波，经二极管检波后接到RS触发器6的R端，超声波调制电路2的输出还与RS触发器6的S端相连。由于超声波发射和接收的距离很近，会产生直接波，把超声波调制电路2的输出再和可重触发单稳态触发器5CT74123相连,可重触发单稳态触发器5的输出接到RS触发器6的R端，用一定的脉宽屏蔽直接波，消除干扰。经RS触发器输出脉宽等于超声波从发射至接收的来回时间，该脉宽信号被送入微处理器7的P3. 2接口。当微处理器外部中断口 O产生下降沿时，进入中断子程序，定时器初始化，查询P3. 2的电平是否为高，若为高则启动定时器O进行计数，直到高电平结束停止计数，所得时间即超声波在空中的传播距离。微处理器根据回波时间(t)，声速(V)，可以计算出障碍距离(L)，L = V*t/2。微处理器采集到回波信号后，立即开始执行外部中断程序，微处理器的PI. 0-P1. 3 分别向功率驱动芯片的四个输入端发送控制信号，经过整流放大将微处理器发送来的弱电信号转化为步进电机正常运行所需的一定幅值的脉冲信号，再由功率驱动芯片的四个输出口分别输出到步进电机的A、B、C、D四相绕组。微处理器利用定时器TO产生步进脉冲，驱动步进电机改变输出臂位置，步进电机采用四相八拍运行方式，旋转方向与内部绕本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可探测障碍物位置的导盲装置，其特征在于包括收发一体超声传感器(3)、超声波振荡电路(1)、超声波调制电路(2)、前置放大集成电路(4)、可重触发单稳态触发器(5)、RS触发器(6)、微处理器(7)、语音输出电路(8)、扬声器(9)、步进电机(10)、功率驱动芯片(11)、电池供电电源(12)，收发一体超声传感器(3)同时与超声波振荡电路(1)和前置放大集成电路(4)相连，超声波振荡电路(1)与超声波调制电路(2)相连，由超声波振荡电路(1)产生的超声波经超声波调制电路(2)调制后由收发一体超声传感器(3)发射，超声波调制电路(2)同时与RS触发器(6)和可重触发单稳态触发器(5)相连，RS触发器(6)的输出接微处理器(7)，微处理器(7)同时控制步进电机(10)和语音输出电路(8)，语音输出电路(8)的输出接扬声器(9)，收发一体超声传感器(3)水平安装在步进电机(10)的输出臂上，方向向前，收发一体超声传感器(3)在接收到回波后，经前置放大集成电路(4)放大并经可重触发单稳态触发器(5)屏蔽直接波后由RS触发器(6)变换成从发射至接收的来回时间的脉宽信号，由微处理器进行计算，得到距离信息，在微处理器(7)接收到回波信号时，当即控制载有收发一体超声传感器(3)的步进电机(10)进行左旋45°，右旋90°，再左旋45°回到起始位置的扫描，对障碍物进行第二次搜索，当微处理器第二次收到回波信号时，由微处理器程序算法获得方向信息，距离和方向信息均由语音输出电路给出语音提示。...

【技术特征摘要】
1.一种可探测障碍物位置的导盲装置，其特征在于包括收发一体超声传感器(3)、超声波振荡电路(I)、超声波调制电路(2)、前置放大集成电路(4)、可重触发单稳态触发器(5)、RS触发器￠)、微处理器(7)、语音输出电路(8)、扬声器(9)、步进电机(10)、功率驱动芯片(11)、电池供电电源(12)，收发一体超声传感器⑶同时与超声波振荡电路⑴和前置放大集成电路(4)相连，超声波振荡电路(I)与超声波调制电路(2)相连，由超声波振荡电路(I)产生的超声波经超声波调制电路(2)调制后由收发一体超声传感器(3)发射，超声波调制电路⑵同时与RS触发器(6)和可重触发单稳态触发器(5)相连，RS触发器(6)的输出接微处理器(7)，微处理器(7...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞国华，张柯，张秀斌，郑志渊，李彩琴，
申请(专利权)人：中国计量学院，
类型：实用新型
国别省市：