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超声波盲人探路仪的设计摘要本文设计一种由74LS04反相器和CX20106搭接电路实现了超声波的发射与接收采用超声波发射与接受等技术，设计出盲人外出行走所需要提醒绕过 前方障碍物的一种超声波探测器只需将超声波盲人探路器安装在盲人的拐 杖上，当盲人在走路时前面有障碍物，拐杖上的盲人探路器就会发出报警声， 因此起到提示的作用小心绕行并能语音播报离障碍物的距离，让盲人能够了 解障碍物离自己的距离这种超声波盲人探路器使用方便可靠且价格低廉，适 合盲人和老人夜间走路,能有效防止事故的发生,盲人在外出时都会带一根拐 杖来探路，以躲避障碍由于拐杖不可能太长，探测范围十分有限，利用超声 波探测原理组成一个微型探测器并组装在拐杖手柄内，不仅可以提高探测效果 和探测距离，而且使用十分方便关键词】89C52 ;单片机；74LS04反相器CX20106电路；超声波的发射与接 收；NY3P065AP8；语音芯片THE DESIGN OF THE ULTRASONIC BLIND LIGHTING APPARATUSAbstractIn this paper, the design of a 74LS04 inverter and CX20106 lap circuit achieves ultrasonic transmitter and receiver. Emitting and receiving ultrasonic technology, designed to remind the blind need to walk out in front of obstacles to bypass an ultrasonic detector. Just ultrasonic blind Pathfinder mounted on the blind cane, when there is an obstacle in front of the blind in walking, the blind Pathfinder crutches will sound an alarm on, and therefore play a role in prompting caution bypass. And can voice broadcast from the obstacle distance from obstacles so that blind people can understand their distance. This ultrasonic blind Pathfinder is reliable and easy to use and inexpensive, for the blind and the elderly to walk at night, can effectively prevent the occurrence of the accident, when the blind will go to Pathfinder with a crutch to avoid obstacles. Since crutches not be too long, the detection range is very limited, using ultrasonic detection principle to form a micro-probe and assembled in the cane handle, not only can improve the detection performance and detection range, and easy to use.【 Keywords 】 89C52; SCM; 74LS04 CX20106 inverter circuit; ultrasonic transmitter and receiver; NY3P065AP8; voice chip目录摘 要 IAbstract II目录 - 0 -第1章 前言 - 1 -1.1 系统开发背景 - 1 -1.2 系统开发意义 - 1 -1.3 设计目的 - 1 -第2章 系统硬件电路的设计 - 2 -2.1 主控芯片电路设计 - 2 -2.2 超声波测距电路设计 - 3 -2.2.1 超声波发射电路设计 - 4 -2.3 语音播报电路的设计 - 5 -2.4 蜂鸣器提醒电路的设计 - 6 -第3章 系统软件程序设计 - 7 -3.1 超声波程序设计 - 8 -3.2 语音播报程序设计 - 9 -3.3 蜂鸣器程序设计 - 10 -总 结 - 11 -参考文献 - 12 -附录 A - 0 -附录 B - 0 -致 谢 - 5 -第1章 前言1.1 系统开发背景蝙蝠能在完全黑暗中，以极快的速度精确地飞翔，从不会同前方的物体相撞，蝙蝠在飞 行时，喉内产生并能从通过口腔发出人耳听不到的超声波，当遇到食物或障碍物时，超声波会反射 回来，蝙蝠用两耳接受物体的反射波，并据此确定该物体的位置，并可从两耳分别接受到回波间的 差别，来辨别物体的远近、形状及性质，蝙蝠在空中能利用超声波来“导航”，就能迅速准确捕捉 飞虫。

人是无法发出超声波和听到超声波的，但我们可以利用仪器发出超声波，再利用仪器来接受 反射回来的超声波，因为声音可以传递能量，根据声音传递的能量引起盲人的触觉，让盲人感觉到， 从而让开障碍物1.2 系统开发意义中国是全世界盲人最多的国家约500 万盲人，占全世界盲人口的10%每年在中国约有45 万人失明，由于看不见，他们只能用 60%的感觉来获取信息，外出行动很不方便对于这些特殊群 体，如何安全外出是最大的问题因而设计一款实用的盲人探测器来帮助视觉障碍者是十分重要的1.3 设计目的通过本次工程实践，运用《MCS-51系列单片微型计算机及其应用》所学知识及查阅相关 资料，结合超声波发射与接收技术完成超声波盲人探路仪的制作，达到理论知识与实践更好结合、 提高综合运用所学知识和设计能力的目的1、 通过查阅相关资料对超声波发射电路及超声波接收电路，语音电路，蜂鸣器提醒电路进行进一步 研究2、 在充分分析内部逻辑的概念，进行软件和调试，学会使用，并能够以其为平台设计出具有超声波 测距，超声波壁障以及语音播报报警距离能力超声波盲人探路仪的硬件电路和软件程序第2章 系统硬件电路的设计图 2-1 系统总体框图2.1 主控芯片电路设计经过多方考量，本设计采用价格合适，性能又可以满足设计要求的STC89C52RC作为主控芯片， 本节主要说明STC89C52最小系统的设计。

51单片机的最小系统除了必要的电源和地以外还需要时 钟电路和复位电路对于时钟电路的设计，XTAL1和XTAL2是单片机上的时钟管脚，时钟管脚可以被配置为使用晶 振的片内振荡器，还可以直接由外部时钟驱动本设计中采用的是利用外部晶振实现内时钟模式， 即使用了芯片内部振荡电路，在两个时钟管家的外部接上晶振和两个瓷片电容，内部振荡器就可以 产生自激振荡了本设计中我们采用了的12M的石英晶振和石英晶振并联的两个瓷片电容的大小 对内部振荡的频率有影响，可以起到对频率微调的作用，设计中使用22pF的瓷片电容晶体和电容 在电路中的位置要与单片机靠尽量进一些，以减少引线产生的寄生电容，提高振荡频率的稳定性 晶振有没有起振，可以说明单片机有没有正常工作，我们可以使用万用表测量时钟管脚和地之间的 电压时，如果该电压在 2V 左右则证明单片机正常工作除了时钟电路还有复位电路，在单片机系统中，复位电路是非常关键的，当程序跑飞（运行不正 常）或死机（停止运行）时，就需要进行复位STC89C52的复位引脚RST （第9管脚）出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作如果RST保持持续的高电平，则会导致单片机一直处于复位状态不能正常工作。

复位操作一般分为上电自动复位和按键复位系统上电的瞬间， 根据电容的特性电解电容两端电压不会突变，此时电解电容的负极和复位引脚连接在一起，电源的电压全部加在了电阻上，复位引脚的输入为高，单片机被复位然后系统电源给电容充电，则电阻 上的电压逐渐减小，当电压低于复位的阀值时，单片机停止复位操作，进入正常工作状态系统的 复位按键是并联在电容的两端的，当系统上电时即可有一次上电复位了，当单片机正常工作以后， 通过按下复位按键使复位管脚出现高电平达到10ms以上的高电平，就能使单片机有效的进行复位了单片机最小系统原理如图2-2所示P1.0vcc巩JPO.OP1.2PD.IP13P0.2FL.4FD3巩£P0.4P1.6ro.sPL.7PD.6RSTP0.7(EXDiFlOEAATP1 lWiP12 lET砂ALE-TRCGP2 7K.6(TTJP3.5H.5R.4£RD：iK!.7R.3XT AL 2R 2XT AL LP2.LGNDKO图 2-2 单片机最小系统原理图2.2 超声波测距电路设计超声波测距电路的设计是本设计的核心所在，所以必须慎重的考量，下面经过多方资料的查证和 老师的帮助，我们大体确定了一下几个方案，下面对各个方案进行说明 方案论证：• 超声波发射电路设计方案论证发送原理：由单片机产生频率为40KHZ的脉冲，经过放大由超声波发射头发射。

A、 采用反相器驱动压电式超声波发射头说明：可以加大驱动电流，在发射端加上反向电压，可以加大激励电压，增加驱动功率， 另一方面可以增加超声波波换能器的阻尼效果，缩短其自由振荡的时间B、 采用555驱动压电式超声波发射头说明：其频率的产生不需要软件产生，直接硬件产生即可，并且电压可以加到12v电压的 大小，主要决定555的输出上拉多大的电阻C、 用三级管驱动脉冲变压器驱动说明：其频率的产生需要软件产生，其激励电压由脉冲变压的功率和副边电压输出D、 采用集成的超声波发射系统说明：集成了驱动的超声波发射系统，只要接入电源即可但是价格昂贵♦ 方案比较结论：基于成本和制作条件考虑，决定采用第一种方案，它制作简单，成本低廉, 效果理想，能满足项目要求• 超声波接收电路设计方案方案论证：接收原理:首先对接收到的40KHZ小信号进行滤波放大，再经带通，滤波电路，再经检 波电路后积分，整形输出到单片机A、采用集成芯片构建接收电路说明：利用红外接收芯片cx20106a做超声波接收驱动电路，还有lm812是一种专门用于超 声波结婚搜的集成电路，它既可以做反射电路，又可以用于接收放大电路，这样电路接收 简单，可靠。

B、采用运放和分立元器件 说明：那么放大电路，滤波电路，检波电路等电路必须自己设计完成，并且可以根据自己 实际情况灵活设计各部分电路，以便能达到最佳效果不过，这样会加大电路设计难度和 调试时间♦ 方案比较结论：由于时间有限，为了能使最大的满足接收效果，我们选择了第一种方案,采用cx20106a驱动超声波发射头2.2.1 超声波发射电路设计确定超声波发射电路和接收电路的设计以后接下来我们首先对发射电路的设计做一个分析发射 电路主要由反相器741s04和超声波发射换能器T构成，单片机P2.0端口输出的40kHz的方波信号 一路经一级反向器后送到超声波换能器的一个电极，另一路经两级反向器后送到超声波换能器的另 一个电极，用这种推换形式将方波信号加到超声波换能器的两端，可以提高超声波的发。