盲人自动避障装置毕业设计.doc

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基于单片机控制的盲人自动避障装置，且该装置带有语音提醒功能本方案通过超声波的发送和接收来检测前方一段距离内是否有障碍物存在，假设有，那么语音提醒模块发出提醒信息语音电路根据障碍物距离发出不同频率的报警声音，以提醒使用者此时使用者可按下按键，报警响声中断报警声响起时，电路板上的LED灯会亮起，以提醒路人让路本文所采用的主要芯片有超声波测距模块US-100,语音芯片ISD4004,音频功放TDA2822本装置的设计所采用的主要方法是：采用两个超声波模块进行测距，其中一个模块的超声波探头垂直向下，另一个模块的超声波探头斜向下二者夹角为60°由于超声波模块US-100的测距范围是：2㎝-450㎝因而采用这样的方式进行测距，水平测距范围是㎝-389㎝采用这样的方法进行测距与只采用一个超声波模块平行进行测距相比拟的优点是：〔1〕当前方的有坑时，也能检测出来并及时报警〔2〕能检测到高于地面的所有障碍物语音芯片ISD4004可存储8分钟的录音时间，本芯片录了四段录音：当离障碍物389㎝-200㎝时播放第一段录音，当离障碍物200㎝-100㎝时播放第二段录音，当离障碍物100㎝-0㎝时播放第三段录音，当前方有坑或沟时播放第四段录音。

通过屡次实物验证，能实现预期目标本文是在基于单片机控制的超声波测距原理的根底上，配以其他的外围电路来实现避障功能的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平安问题关键字：单片机AT89S52；超声波测距US-100；语音提醒ISD4004；音频功放TDA2822AbstractIn view of the problem that the blind can’t understand whether there are obstacles in front during walking, a new obstacle-avoidance automatic device was designed, which is based on single-chip. In addition, it has the function of voice-reminding. The scheme is by means of ultrasonic’s sending and receiving to detect a distance ahead whether there exist within the obstacles. If any, voice reminder module is a reminder. Voice reminder module sends the frequency of alarm sound according to the different obstacle distance, to remind the user. At this time the user can press the set key, alarm sound interruption. When alarm sound up, the circuit boards will light up LED to warn the stranger for its way. This paper provides the chips have ultrasonic ranging module US-100, ISD4004 voice chip, TDA2822 audio power amplifier.The design of this device with main method is: the two ultrasonic module sequence, one of the modules of ultrasonic probe vertically down, the other a module of ultrasonic probe inclined down. Both an Angle of 60 °. Because of the ultrasonic module US-100 range is: 2 ㎝-450 ㎝. So it is this way sequence, level range is 0.6 ㎝ range-389 ㎝. Using such methods and only use a range of ultrasonic module parallel sequence advantage is: the current party there pits, also can test out and even the police. ISD4004 voice chip can be stored 8 minutes recording time, the chip to record four recording: when the obstacles 389 ㎝-200 ㎝ played the first recording, when the obstacles 200 ㎝-100 ㎝ played the second recording, when the obstacles 100 ㎝-0 ㎝ played the third recording, the current party a pit or groove fourth recording played.This paper is based on single chip microcomputer control on the basis of the principle of ultrasonic ranging, match with other peripheral circuit to achieve obstacle avoidance of the function. This device is simple and applicable portable, in the very great degree the blind man walk to solve the security issue.Keywords: Monolithic integrated circuit AT89S52; Ultrasonic ranging US-100; Voice remind ISD4004; TDA2822 audio power amplifier 目 录摘 要 IAbstract II1 前言 1设计的目的和意义 11.2 盲人避障技术的研究现状 22 设计所用的主要技术 32.1 硬件技术 32.2 软件技术 33 系统设计 53.1 总体框架 53.2 各个模块的工作流程 53.3 系统的软件流程图 53.4 系统各个模块的设计 63.4.1 超声波测距模块 63.4.2 语音模块设计 113.4.3 音频功放模块 163.4.4 单片机最小系统及其简单应用 194 测试局部 244.1 实验方法 244.1.1 超声波测距的方法 24语音芯片的使用方法 264.1.3 TDA2822的使用方法 274.2 实验对象 28超声波测距模块 284.2.2 语音电路的使用情况 284.3 软件设计思想 285 实验结果分析与展望 30实验结果分析 30实验结果展望 30参考文献 32致 谢 33附录A 34附录B 411 前言 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。

针对这个问题，本次设计致力于设计一种新型的基于单片机控制的盲人自动避障装置该装置的功能是：通过超声波测距的原理来检测前方一段距离内是否有障碍物或者坑存在，假设有，那么语音提醒模块发出提醒信息语音电路会根据障碍物距离的不同发出不同频率的报警声音，以提醒使用者此时使用者可按下按键，报警响声中断报警声响起时，电路板上的LED灯会亮起，以提醒路人让路本设计检测障碍物所基于的根本原理就是超声波测距的原理超声波测距方法主要有相位检测法、声波幅值检测法和渡越时间法三种其中，相位检测法精度高，但检测范围有限; 声波幅值检测法易受反射介质的影响因此，当前超声波测距一般使用渡越时间法本设计所采用的就是渡越时间法超声波测距的工作原理: 发射换能器向外发射超声波，超声波在介质中传播，遇到障碍物后反射，产生回波，接收换能器接收回波渡越时间法就是通过检测发射超声波与接收回波之间的时间差，求出目标障碍物距信号发射源的距离 本设计所采用的平安避障技术对于很多检测和识别技术的研究也有一定的参考价值障碍物与物体之间距离的获得是研究平安避障的前提超声波测距可以直接测量近距离目标，纵向分辨率高，适用范围广，方向性强，并具备不受光线、烟雾、电磁干扰等因素影响，且覆盖面较大等优点。

目前，超声波测距凭借其原理简单、易于实现以及本钱低等优点，在液位测量、移动机器人定位和避障、汽车防撞和曲面仿形检测等领域得到了广泛的应用且前景广阔在本设计中对所要求测量范围cm~389cm内的平面物体做了屡次测量发现，其最大误差为，可见基于单片机设计的超声波测距系统具有硬件结构简单、工作可靠、测量误差小等特点因此，它不仅可用于盲人自动避障，还可用在其它检测系统中由于盲人出行时必需手持盲杖不停地探测道路情况，并且使用及携带盲杖很不方便，使用盲杖经常会打到人造成不必要的麻烦，辅助盲人出行的盲道利用率很低，大多被非法占用导致不能正常使用此作品可以令盲人不必再依靠盲杖进行障碍的探测，从而防止了使用和携带盲杖所带来的不便此装置简单实用且便携，设计在很大程度上解、决了盲人行走中的平安问题，具有实用价值1.2 盲人避障技术的研究现状盲人避障技术的关键是非接触式检测技术，随着传感器和单片机控制技术的不断开展，非接触式检测技术已经在不断完善以往的盲人避障技术设计中常使用红外线探测障碍物的存在与否，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，改良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还有其他典型的非接触式检测方法有CCD探测、雷达检测、激光检测、超声波检测等 其中，CCD探测具有使用方便无需信号发射源,同时获得大量的场景信息等特点，但视觉检测需要额外的计算开销雷达检测具有全天候工作，适合于恶劣的环境中进行短距离 高精度检测的优点，但容易受电磁波干扰激光检测具有高方向性、高单色性、高亮度、测量速度快等优势，尤其是对雨雾有一定的穿透能力，抗干扰能力强，但其本钱高 数据处理复杂与前几种检测方式相比，超声波检测可以直接测量近距离目标，纵向分辨率高，适用范围广，方向性强，并具备不受光线 烟雾 电磁干扰等因素影响，且覆盖面较大等优点，目前超声波检测已普遍应用在液位测量 移动机器人定位和避障等领域，应用前景广阔 超声波检测作为非接触式检测技术的典型方法之一，以其价格低廉、信号处理可靠、不受电磁、天气影响等优势，必将拥有广阔的市场前景综合分析国内超声波研究现状，本文对超声波检测研究趋。