新型智能导盲杖制造技术

本实用新型专利技术公开了一种新型智能导盲杖，其本体上设置有语音电路、超声测距电路、压力按钮电路、单片机电路和电源电路，电源电路的输出端分别接语音电路、超声测距电路、压力按钮电路以及单片机电路的电源输入端，语音电路包含一个语音合成芯片，超声测距电路包含四个超声波测距模块，压力按钮电路包含一个压力按钮，单片机电路包含一个微控制器，语音合成芯片、四个超声波测距模块、压力按钮分别与微控制器连接。该实用新型专利技术具有路况判断能力，可以判断左、右、前方1m-2m处的障碍物，并可以判断前方路面情况，包括上、下坡、沟和台阶。采用干电池供电，具有质量轻、便于携带、造价低廉的特点，便于推广使用。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种采用超声波测距的新型智能导盲杖，属于电子测控领域。
技术介绍
我国盲人及视力障碍者数量大，约占全世界盲人总数的20%。盲人由于生理上的缺陷，在公共场所行走时面临着诸多不便以及潜在的危险。目前国内外有诸多类型的盲人导航技术，如导盲机器人，红外线导盲，盲人电子眼镜，GPRS导盲系统等，但这些盲人导航设施大多成本过高或携带不便，且受环境影响较大，并不能被盲人广泛采用。超声波具方向性强、能量易于集中、传播距离较远，以及对障碍物定位具有一定的精确性等特性，能较好地应用于障碍物定位，且其具有成本低、便于携带、体积小的特点，因而易于普及。
技术实现思路
本技术为解决现有的智能导盲杖成本过高、携带不便而提出的一种低成本、功能优异的基于超声波测距的新型智能导盲杖。为了解决上述技术问题，本技术通过以下技术方案实现一种新型智能导盲杖，其特征在于导盲杖本体上设置有语音电路、超声测距电路、压力按钮电路、单片机电路和电源电路，电源电路的输出端分别接语音电路、超声测距电路、压力按钮电路以及单片机电路的电源输入端，语音电路包含一个语音合成芯片，超声测距电路包含四个超声波测距模块，压力按钮电路包含一个压力按钮，单片机电路包含一个微控制器，语音合成芯片、四个超声波测距模块、压力按钮分别与微控制器连接。本技术智能导盲杖采用基于单片机的超声波测距技术，能够实现障碍物的定位(距离、方位)以及路况的判别(上、下坡等)，并能将信息通过语音反馈给使用者，从而为盲人行走提供方便，且该导盲拐杖成本低，质量轻，便于携带。附图说明图I是本技术一新型智能导盲杖结构示意图图2是本技术一新型智能导盲杖电路原理图，图中I为语音电路；2为超声测距电路；3为压力按钮电路，4为单片机电路；5为电源电路。图3是超声波传感器及压力按钮部署主视图。具体实施方式以下结合附图与具体实施方式对本技术作进一步详细描述如图I所示，本技术的新型智能导盲杖的本体上设置有语音电路I、超声测距电路2、压力按钮电路3、单片机电路4和电源电路5。电源电路5的输出端分别接语音电路1，超声测距电路2，压力按钮电路3以及单片机电路4的电源输入端。语音电路I、超声测距电路2、压力按钮电路3的分别与单片机电路4连接。其中，语音电路I用于播报路况信息；超声测距电路2用于测量当前导盲杖与障碍物之间的距离；压力按钮电路3用于探测导盲杖是否已经着地；单片机电路4为主要控制电路，控制各部分电路以及信息处理；电源电路5为各部分电路提供稳定电源。如图2所示，语音电路I包含一个语音合成芯片U3 (本实施例具体型号为SYN6288)，单片机电路4包含一个微控制器Ul (本实施例具体型号为C8051F360)，超声测距电路2包含四个超声波测距模块SFR0-3 (本实施例超声波传感器具体型号为HC-SR04)，压力按钮电路3包含一个压力按钮SW-PB，语音合成芯片U3、四个超声波测距模块SFR0-3、压力按钮SW-PB分别与微控制器Ul连接。语音合成芯片U3的输入端RxD通过电阻R4、三极管Ql和电阻R5连接至微控制器Ul的输出端PO. 1，语音合成芯片U3输出端TxD连接微控制器Ul的输入端PO. 2。四个超声波测距模块SFR0-3的输入端RX0，RX1，RX2，RX3分别连接微控制器Ul的输出端P2. 0，P2. 2，P2. 4，P2. 6，四个超声波测距模块SFR0-3的输出端TXO，TXl, TX2，TX3分别接微控制器Ul的输入端Ρ2· 1，Ρ2·3，Ρ2·5，Ρ3·0。压力按钮电路3的输出端(电阻R22不与压力按钮Sff-PB相连接的一端)连接微控制器Ul的输入端Ρ3. 1，电容C31，C32以及电阻R21构成RC电路，按钮SW-PB作为压力按钮置于导盲杖底端。如图3所示，为了实现探测全方位路况，超声波模块的部署极为重要。考虑到盲人遇到的路况主要分为前、左、右方向的障碍物，上坡或楼梯，以及下坡或沟坑。因此，四个超声波传感器分别按照不同方位进行部署，其中三个超声波测距模块SFR0-2置于导盲杖中部，并与地面垂直摆放使其相对于使用者分别位于左、右、前三个方向，另一个超声波测距模块SFR3置于导盲杖中部并与水平线形成俯视45°角度使其指向地面；压力按钮SW-PB置于导盲杖下方，用于探测当前导盲杖是否与地面垂直。本技术在目前常用的四角拐杖基础之上进行相应的改造，将设计实现的各模块绑定于杖体之上，同时传感器模块采用超声波传感器来实现，质量轻、体积小，因此整个导盲杖质量轻。另外，由于使用的四角拐杖可伸缩，因此导盲杖更加适用于不同身高的使用者。同时，导盲杖的杖体可拆分为两半，更加易于携带。本技术智能导盲杖采用干电池供电，采用高性能的单片机技术和超声波技术。使用两节5号可充电电池产生工作电源，为各模块供应电源。为了实现多方向的探测与路况分析处理，系统工作流程的合理安排就显得尤为重要。合理的工作流程应当确保系统及时播报当前路况，无漏报或误报，同时也不必过于频繁的探测与报警，频繁探测不仅增加功耗，降低电池使用时间，同时也会让使用者感到无所适从。因此采用以下方案实现复杂的路况信息探测及语音播报提示。对于路面上的障碍物探测，嵌入式微处理器C8051F360通过输出端对SFR0-2循环发送至少IOus的高电平信号，SFR0-2的I/O 口 TRIG自动发送8个40kHz的方波，当有信号返回时，通过SFR0-2模块的I/O 口 ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间M。通过C8051F360自带的计数器功能得到厶|,根据公式5* = 340/(2*沒>则算出导盲杖到障碍物距离，判断测算距离是否到达警告距离(I m)，若达到则首先探测语音模块是否被占用，如空闲则根据传感器编号0-2语音播报当前左、右或前方位有障碍，否则系统等待其空闲后再播报。对于路面情况，即是否有上下坡、楼梯、沟等，则按照以下方式进行探测。当拐杖着地时，压力按钮按下，则触发外部中断，中断过程执行以下操作通过C8051F360输出端对超声波测距模块SFR3发送至少IOus的高电平信号，SFR3的I/O 口 TRIG自动发送8个40kHz的方波，并等待接收来自超声波测距模块SFR3的信号，通过计数器功能测算出障碍物距离，判断测算距离是否到达警告距离(80cm)，若测算距离>80+10cm则等待语音模块空闲时通过语音播报当前路况为下坡或有沟，若测算距离<80-10cm则等待语音模块空闲时通过语音播报当前路况为上坡或有台阶。权利要求1.一种新型智能导盲杖，其特征在于导盲杖本体上设置有语音电路(I)、超声测距电路(2)、压力按钮电路(3)、单片机电路(4)和电源电路(5)，电源电路(5)的输出端分别接语音电路(I)、超声测距电路(2)、压力按钮电路(3)以及单片机电路(4)的电源输入端，语音电路(I)包含一个语音合成芯片(U3)，超声测距电路(2)包含四个超声波测距模块(SFR0-3)，压力按钮电路(3)包含一个压力按钮，单片机电路(4)包含一个微控制器(U1)，语音合成芯片(U3)、四个超声波测距模块(SFR0-3)、压力按钮分别与微控制器(Ul)连接。2.根据权利要求I所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型智能导盲杖，其特征在于导盲杖本体上设置有语音电路（1）、超声测距电路（2）、压力按钮电路（3）、单片机电路（4）和电源电路（5），电源电路（5）的输出端分别接语音电路（1）、超声测距电路（2）、压力按钮电路（3）以及单片机电路（4）的电源输入端，语音电路（1）包含一个语音合成芯片（U3），超声测距电路（2）包含四个超声波测距模块（SFR0?3），压力按钮电路（3）包含一个压力按钮，单片机电路（4）包含一个微控制器（U1），语音合成芯片（U3）、四个超声波测距模块（SFR0?3）、压力按钮分别与微控制器（U1）连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孟祥薇，欧阳星辰，胡经纬，卜旸，孙桐，余敏，王玲玲，严妍，李亚东，严锡君，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：实用新型
国别省市：