基于单片机的盲人避障装置的设计

刘延霞

作者简介：刘延霞（1987-），女，硕士研究生，检测技术与自动化装置. E-mail: 594431631@https://www.360docs.net/doc/446930762.html,

（中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏徐州，221116）摘要：针对盲人行走过程中无法了解到前方是否存在障碍物的问题，本文设计了一种新型的5 基于单片机控制的盲人避障装置，且该装置带有语音提醒功能。本方案通过超声波发送接收来检测前方一段距离内是否有障碍物存在，若有，则语音提醒模块发出提醒信息。本文是在基于单片机控制的超声波测距原理的基础上，配以比较电路，来确定目标范围内障碍物的存在，相关部分附有硬件电路图、程序流程图。此装置简单实用且便携，设计在很大程度上解决了盲人行走中的安全问题，具有实用意义。

关键词：单片机；超声波；语音提醒

Design of device as for the blind`s obstacle-avoidance based

on single-chip

LIU Yanxia

15 (School of Information and Electrical Engineering.CUMT, Xuzhou,221116)

Abstract: In view of the problem that the blind cannot understand whether there are obstacles in front during walking, a new obstacle-avoidance device was designed, which is based on single-chip. In addition, it has the function of voice-reminding. It detects whether there exist obstacles within a distance in front by means of ultrasonic-sending and ultrasonic-receiving. If having, voice-reminding 20 module will issue information to remind the blind. On the basis of the principle of ultrasonic distance measurement, this design added the comparison circuit to ascertain the existence of obstruction in the target range. In the paper, relevant hardware circuit diagram and program flow chart are introduced in detail. This device is simple, utility and portable. To a large extent, it solved the security problems during the blind`s walking, which is of practical significance.

Key words: single-chip; ultrasonic; voice-reminding

0 引言

在我们日常生活中，盲人的生活有诸多不便，其中一个就是盲人在行走过程中，无法了解到前方是否有障碍物存在，难免出现撞到障碍物的情况。以往的设计中常使用红外线探测

30 障碍物的存在与否，但是在实际应用中，红外干扰源较多；而且在有反射光的情况下，由于光线的干扰，很容易判断失误，出现虚警。因此，有些设备在发射信号时，改进为发送一串连续的红外脉冲，然后接收反射的信号。如果接收到的红外脉冲数量超过某一门限值时，就判断障碍存在。这种方法尽管在一定程度上可以降低虚警率，但实验表明，在较强的反射光和使用电子镇流器方式的日光灯起辉时，仍很容易出现干扰现象。

35 为了避免使用红外线自动感知障碍设备时出现的接收设备本身主动发送信号的干扰问题，本文致力于设计一种形如耳机的简易便携装置（如图1），盲人在行走时把此装置戴在头上，该装置能够实时探测前方一段距离内是否有障碍物存在，并由语音系统发出语音提醒，可以有效地避免盲人撞到障碍物而受伤的情况。

1 总体方案设计

40 该装置的外形结构示意图如图1，1部分包括障碍检测电路和语音电路[1]，当在目标范围

内检测到障碍物时，语音电路将通过图中2部分（耳机）发出提醒信息。

图1 佩戴式盲人避障装置示意图

探测的基本原理是：在测量范围内，由超声波发射电路向探测方向发射超声波信号，如果存在障碍物，就会把发射的信号反射回发送端。在发送端，如果收到反射回来的信号，就确认障碍物的存在。由于本设计的目的是检测短距离内（3米）障碍物的存在，因此加入比较电路，在比较电路设定的时间内若发送端接收到反射回来的超声波，则启动语音提醒模块。

图2 探测障碍原理框图

2系统硬件设计

2.1超声波发射电路

本系统采用了一种基于直接数字合成 (DDS-direct Digital Frequency Synthesis)技术的超声波发射电路。超声波信号发射电路原理图如图3所示。整个电路以单片机C8051F020为控制核心, 用并行输入的方式实现 AD9850控制字的写入, 并为其提供时钟脉冲。AD9850 60

的输入时钟采用 11MHz的晶振, 系统的分辨率为0.0186Hz, 频率范围可以从几Hz到几MHz, 但是整个系统的输出频率范围由后级功率放大电路中的一些时间常数决定。将单片机的 I/O口P0连接到 AD9850的并行输入口, P6.6和 P6.7联合控制单片机AD9850的输入输出。AD9850控制字写完之后, 便输出相应频率的方波信号QOUT。[3]

图3 直接数字合成技术的超声波发射电路

2.2超声波接收电路

超声波接收电路如下图4

图4超声波接收电路

3系统软件设计

图5 主程序框图部分程序代码如下部分程序代码如下[5]：

/*超声波发生子程序*/

CS_T: PUSH ACC

MOV TH0,#00H

MOV TL0,#00H

MOV A,#4D

SETB TR0

CS_T1: CPL P3.4

NOP

DJNZ ACC, CS_T1

POP ACC

RET

END

//************************

100

/*延时100机器周期*/

DELAY: PUSH ACC

MOV A, R7

JZ DELA1

105

INC R6

DELA1: MOV R5, #50D

DJNZ R5, $

DJNZ R7, DELA1

DJNZ R6, DELA1

110

POP ACC

RET

END

4总结

115

以往的设计中常使用红外线探测障碍物的存在与否[6]，但是在实际应用中，红外干扰源较多，而且在有反射光的情况下，由于光线的干扰，很容易判断失误造成虚警的现象。而本文采用超声波探测就有效地避免了上述方法的不足，并且本文设计的装置简单便携，具有实用价值。

120

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