超聲波導盲鞋及語音提示系統(tǒng)(2)

1、畢業(yè)論文(設(shè)計) 題 目 超聲波導盲鞋及語音提示系統(tǒng) 學生姓名 劉超 學 號 20111334008 學 院 電子與信息工程學院專 業(yè) 通信工程指導教師 趙遠東二一五年 五 月 十八 日 目錄1 緒論61.1 超聲波技術(shù)發(fā)展史61.2 超聲波測距特性71.2.1 超聲波用于測距的優(yōu)勢71.3導盲設(shè)備發(fā)展歷程71.4 語音技術(shù)82 設(shè)計目的與方案82.1 設(shè)計目的82.2 系統(tǒng)總體設(shè)計82.3系統(tǒng)仿真設(shè)計93 超聲波測距原理10超聲波測距原理104 系統(tǒng)模塊104.1 AT89C51單片機104.2 語音提示系統(tǒng)114.3超聲波發(fā)射與接收模塊115 超聲波導盲儀及語音提示系統(tǒng)設(shè)計125.1 系統(tǒng)

2、硬件結(jié)構(gòu)125.1.1 晶振電路125.1.2 LCD顯示電路135.1.3 聲光報警電路與按鍵電路135.2系統(tǒng)軟件設(shè)計146 超聲波導盲鞋與超聲波導盲杖對比156.1導盲杖優(yōu)缺點156.2導盲鞋優(yōu)缺點166.3導盲鞋與導盲杖166.4運動計數(shù)器166.5設(shè)計選擇177 仿真結(jié)果177.1 仿真結(jié)果177.2結(jié)果分析208總結(jié)21參考文獻21致 謝23超聲波導盲鞋及語音提示系統(tǒng)劉超南京信息工程大學電子與信息工程學院，江蘇 南京 210044摘 要：本文首先對超聲波測距特性，導盲設(shè)備發(fā)展史以及語音提示系統(tǒng)進行了簡單的介紹，然后分別講述了本設(shè)計的設(shè)計方案與要求以及各個模塊的狀況，以此為根本，對該

3、系統(tǒng)進行整合和設(shè)計；這個導盲杖與導盲鞋導盲系統(tǒng)是以盲人特制鞋以及盲人手杖為載體，AT89C51單片機作為控制核心，再加上超聲波發(fā)射與接收、語音提示、藍牙耳機接收提示和電源電路以及其他電路構(gòu)成。依賴導盲儀，與盲人特制鞋，導盲杖，語音提示，藍牙耳機相結(jié)合，制成智能導盲系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：單片機；超聲波；語音提示；導盲鞋；導盲杖Ultrasonic wave guide blind shoes and voice prompt system Chao LiuElectronic and Information Engineering，NUIST，Nanjing 210044，ChinaAbstract:F

4、irst，the characteristics of ultrasonic ranging, guide device development history as well as the voice prompt system were briefly introduced, and then describing the design the scheme design and requirements of each module debugging. On the basis of the design, completing the design and arrangement o

5、f the blind guide system with special shoes as the carrier, AT89C51 as the control core, ultrasonic emission, ultrasonic receiver, a voice prompt module, power amplifier module and a power supply circuit and other circuit form. On the guide device, and the blind guide stick with special shoes which

6、are made of intelligent guiding system. Relevant parts with hardware circuit diagram and flowchart.Key words:Single-Chip Microcomputer ;Ultrasonic;Voice prompt；Guide shoe ；Guide rod 5 1 緒論超聲波技術(shù)與眾多技術(shù)有聯(lián)系，相輔相成，共同進步。從人們對超聲波的物理特性有了認識后，便起始研究各種探測材料，發(fā)明了各種超聲激發(fā)接收裝置和轉(zhuǎn)換裝置，進而研制出各種設(shè)備與儀器，這大大推進了超聲波技術(shù)在各個領(lǐng)域的開發(fā)與應用。在中國

7、乃至世界上，盲人的出行問題一直是社會無法忽視的問題。當前，盲人的出行主要依賴盲道，導盲犬和手杖，或者是家人的攙扶。本文主要探討的是超聲波導盲系統(tǒng)，超聲波盲人導航系統(tǒng)能夠很好地識別障礙物以及該障礙物與盲人所處的距離。該導盲系統(tǒng)目的是為盲人提供一種便利的出行方案，解決現(xiàn)在的盲人導盲系統(tǒng)不能夠安全準確地為盲人出行提供導航的問題，結(jié)合語音提示系統(tǒng)，讓盲人外出活動更便利。1.1 超聲波技術(shù)發(fā)展史超聲波技術(shù)工作內(nèi)容方面覆蓋的范圍極其廣泛，跟許多領(lǐng)域都有關(guān)系，此技術(shù)經(jīng)超聲波形成、傳播和接收的物理方面的流程來達成目的的。在快速成長進步的社會進程中，經(jīng)過幾代人不斷研發(fā)改進超聲波技術(shù)，它越來越成熟，其在增加生產(chǎn)的

8、速度和效果、保護生產(chǎn)過程中沒有危險、減少生產(chǎn)需要的的本錢方面做出了卓越貢獻，因而其應用越來越廣泛。超聲波說的是頻率比20kHz大，人耳不能聽見的聲波。近一個世紀以來，超聲波技術(shù)從萌芽狀態(tài)日趨成熟?？v觀超聲波的發(fā)展歷史，早在19世紀三十年代，24kHz的超聲就被F.薩伐爾通過齒輪產(chǎn)生了；然后，在1876年F.加爾頓用氣哨產(chǎn)生了30kHz的超聲；后來水下超聲出現(xiàn)，P.朗之萬于1916年利用水下超聲當作偵查辦法，這意味這現(xiàn)代超聲學出現(xiàn)了，此舉為探測超聲提供了基礎(chǔ)；此后，R.W.沃德和A.E.盧米思在1927年代作出了超生能量作用的實驗總結(jié)匯報，產(chǎn)生了功率超聲波這個方面的應用。中國的超聲研究與應用進入

9、廣泛發(fā)展階段，依賴于在1956年我國把超聲學研究歸入到12年科學規(guī)劃之中這一舉動。1965年，我國初步進行表面波換能器的研究，后來便有了以超聲為主要技術(shù)的關(guān)于清洗及加工的應用逐漸出現(xiàn)，這意味著我國超聲學在實際運用方面逐漸完善熟練。超聲技術(shù)伴隨著電力電子技術(shù)的快速進步、電力電子器件的不斷更新?lián)Q代，超聲技術(shù)也有了很大的進步?，F(xiàn)如今在我國，超聲學研究也獲得了顯著的成就，甚至在一些方向已經(jīng)不遜于國際領(lǐng)先的水準。超聲技術(shù)的進步與推廣為我們了解客觀的事物提供了一個更廣闊的平臺。1.2 超聲波測距特性因為超聲波在介質(zhì)中傳播距離遠，指向性能好，能量衰減慢，所以經(jīng)常被采用在測量距離方面，例如測量儀和測距儀。超聲

10、波檢測在應用方面更快捷，并且計算容易，易實時控制，且在精度方面，超聲波檢測能夠達到工業(yè)實用的要求。1.2.1 超聲波用于測距的優(yōu)勢近年來，伴隨著機械加工自動化、自動范圍內(nèi)的導航系統(tǒng)、工業(yè)機器人測距等方面的需求急劇增加，自動測距的重要性也急劇上升。超聲波測距方法在下面幾個方面比類似的測距方法更具有顯著特點：1、 相比于聲波，超聲波擁有定向性好、能量集中的優(yōu)勢，能量比聲波集中體現(xiàn)在超聲波在傳輸?shù)倪^程中衰減較聲波傳輸慢，因此，超聲波較聲波反射能力更加強。2、 與光學方法相比，超聲波的縱向分辨率更高，所以可以直接測量近距離的物體；超聲波對光照強度、色彩、電磁場不敏感，超聲波能適應黑暗、有灰塵、被電磁干

11、擾、有毒等差的環(huán)境，準確測出距被測物體的距離，超聲波適用性強的特點使得超聲波在海洋探測方面具有得天獨厚的優(yōu)勢。3、 超聲波傳感器的優(yōu)點有：結(jié)構(gòu)精簡、體積小、成本低，能夠方便地進行信息采集與處理。4、 作為一種特殊的聲波，超聲波傳輸兼具聲波傳輸?shù)幕疚锢硖匦裕悍瓷洹⒄凵?、干涉、衍射、散射。因此，超聲波與物理方面的聯(lián)系相當緊密。與聲波傳輸相比，超聲波更適合在各種惡劣的環(huán)境下工作，因而其應用更加普遍靈活。5、 從精度以及可靠性兩個方面看來，超聲波測距具有其獨特的優(yōu)勢。在測量的可靠性方面，利用超聲波進行檢測不僅快速方便，并且易計算，易于做到實時的控制；在測量精度方面，對于工業(yè)實用的要求，超聲波測距完全

12、可以達到。由此可見，超聲波測距具有廣闊的發(fā)展與應用前景。1.3導盲設(shè)備發(fā)展歷程在盲人設(shè)備的進步與改善中，盲人導航裝備總共經(jīng)過了如下這些過程：從拐杖或手杖到導盲犬，再到盲道及電子導盲系統(tǒng)。為了保障盲人安全出行，全球國家一直重點關(guān)注著導盲系統(tǒng)研發(fā)及制造。傳統(tǒng)的手杖和導盲犬本文暫且不論，就現(xiàn)在已經(jīng)研究出來的的導盲系統(tǒng)而言，包括超聲波導盲系統(tǒng)、無線電導盲、衛(wèi)星導盲系統(tǒng)、紅外線導向燈系統(tǒng)等。研究出來的導盲體系中的超聲波導盲體系可以劃分成兩種：基于電子技術(shù)的導盲體和基于機器人技術(shù)的導盲系統(tǒng)。1.4 語音技術(shù)語音技術(shù)應用在計算機領(lǐng)域中，其關(guān)鍵技術(shù)包括自動語音識別技術(shù)（ASR）和語音合成技術(shù)（TTS）。未來人

13、機交互的發(fā)展方向是讓計算機能看、能聽、能說、能感覺，語音是未來人機交互最有前途的方法，因而語音交互在未來計算機領(lǐng)域的發(fā)展中更具優(yōu)勢?！白詣臃g電話程序”是最早的聲音技術(shù)，那個時候，該技術(shù)包含語音識別、自然語言理解及語音合成，這三項技術(shù)在聲音技術(shù)的發(fā)展長河中是非常關(guān)鍵的。關(guān)于語音識別的研究，得追溯到20世紀50年代貝爾實驗室中的Audry系統(tǒng)，在后來的研究中，研究人員逐漸打破非特定的物體和大詞匯連續(xù)語音的障礙。要想使電腦說出話，就必須得使用語音合成技術(shù)，這個最主要的是語文轉(zhuǎn)換技術(shù)（Text Speech）。目前甚至在汽車的信息系統(tǒng)里也被出現(xiàn)使用了語音合成，車的主人能夠?qū)⑺螺d到系統(tǒng)電腦內(nèi)的相關(guān)文

14、檔、Email中，根據(jù)語文轉(zhuǎn)換技術(shù)的原理，將文本信息轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成語音信號，車主就可以在車內(nèi)收聽了。2 設(shè)計目的與方案本章節(jié)首先介紹本設(shè)計的目的與要求，然后對該系統(tǒng)的工作原理做一個具體的闡述。2.1 設(shè)計目的當前，盲人的出行主要依賴于盲道，導盲犬以及手杖等輔助裝備，或者是在家人的攙扶下行走，這樣無論是便捷性還是安全性，都不是很好。超聲波盲人導航儀則能彌補傳統(tǒng)導盲系統(tǒng)的缺陷，通過超聲波測距系統(tǒng)很好地識別障礙物，并算出障礙物與盲人所處位置的距離，當距離小于系統(tǒng)規(guī)定的安全距離時，導盲儀就會做出及時的報警，讓盲人能夠擁有充分的反應時間，從而做出更好的判斷。該設(shè)計的目的是為盲人提供一種方便盲人出行的路線，

15、并將這些路線規(guī)劃到導盲系統(tǒng)中，以此解決現(xiàn)有導盲系統(tǒng)不能夠為盲人安全準確地導盲的問題，讓盲人外出更方便，更安全，也讓盲人的家人對盲人的獨立外出更加放心。2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計我們擬采用51單片機來作為超聲波盲人導盲系統(tǒng)的控制核心，根據(jù)超聲波測距特性與原理，測量盲人與障礙物之間的距離，系統(tǒng)自動將障礙物與盲人之間的距離來與系統(tǒng)設(shè)定的安全距離（假設(shè)安全范圍為1.5米）進行比較，以此來判斷盲人是否在安全距離范圍內(nèi)，當盲人距離障礙物小于1.5米時，系統(tǒng)將會發(fā)出提示音來警示盲人提前做出反應。利用該導盲系統(tǒng)，我們在盲人的導盲杖前端以及盲人特制鞋的兩個外端安裝本系統(tǒng)，讓導盲鞋與導盲杖相輔相成，導盲杖提供支撐，引導

16、以及探測前方范圍內(nèi)的障礙物情況，導盲鞋探測盲人左右兩端的情況，讓盲人更好的掌握來自前端以及左右兩端的路況，并提前做出最好的判斷，讓盲人的出行更安全，更方便。在做本系統(tǒng)的仿真中，我暫時用普通的報警電路替代了語音提示電路，在實際中，我們可以使用語音提示電路來替代報警電路，從而使該導盲系統(tǒng)更加完善，更加具有適用性和友好性。圖2-1是系統(tǒng)設(shè)計圖。語音提示手杖語音提示導盲儀鞋導盲儀導盲儀圖2-1 系統(tǒng)設(shè)計圖2.3系統(tǒng)仿真設(shè)計在本次 AT89C51 模擬仿真系統(tǒng)中，超聲波信號由內(nèi)部定時器1產(chǎn)生，信號輸出口為p1.7,而測距的時間點則是由外部中斷確定，每當按下按鍵，則會觸發(fā)單片機的外部中斷。單片機會根據(jù)系統(tǒng)

17、內(nèi)部軟件的設(shè)計，讀取TH1和TL1的數(shù)值（系統(tǒng)計算的隨機數(shù)值），數(shù)值小于等于2000時，指示燈亮起，代表蜂鳴器發(fā)出報警聲音，大于2000時，指示燈就不會亮起來，表示蜂鳴器不響。如圖2-2為系統(tǒng)仿真設(shè)計圖。（仿真實驗中，只是為了實驗需要而加上的LCD模塊，指示燈模塊，這些在現(xiàn)實中并不需要，只是來表示蜂鳴器響沒響，并且在現(xiàn)實生活中，蜂鳴器也會由語音芯片替代。在仿真系統(tǒng)中，距離值value的計算公式為(high*256+low)*17/100。）LCD顯示報警電路晶振電路按鍵電路圖2-2 系統(tǒng)仿真設(shè)計圖3 超聲波測距原理本章節(jié)介紹了超聲波測距的原理，對超聲波測距做了一個詳細的闡述。超聲波測距原理如圖

18、3，超聲波測距是指，通過超聲波發(fā)射裝置發(fā)射出超聲波，然后接收器接受反射波，根據(jù)發(fā)射接受的時間差來計算與障礙物間的距離，這與雷達測距原理比較相似。超聲波測距原理是這樣的，先通過超聲波發(fā)射器將超聲波向被測方向發(fā)射，在發(fā)出超聲波的同時，開始計時，根據(jù)超聲波在空氣中傳播碰到障礙物反射的原理，反射波會被超聲波接收器接收，一旦反射波被接收，計時便會立刻停止。（根據(jù)計時器上記錄的時間t，通過公式，就可以計算出發(fā)射點與障礙物之間的距離(s)，即：s=340t/2，忽略溫度對超聲波速度的影響）（超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s）接受檢測計時器調(diào)制器控制器顯示器振蕩器定時器聲電換能器電聲換能器圖3 超聲波測

19、距儀原理圖4 系統(tǒng)模塊本章節(jié)對超聲波導盲儀的幾個模塊進行簡單的介紹，包括其在整個系統(tǒng)中的功能。其中主要有AT89C51單片機、語音提示系統(tǒng)，超聲波發(fā)射與接收模塊。4.1 AT89C51單片機AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器。相比較其他的新型單片機，它簡單、精巧、易操作。作為一款核心微處理器，它支持串口調(diào)試。它的端口結(jié)構(gòu)是準雙向并行口，而且可以兼有外部并行總線，所以其擴展性能較好。它的成本可控制在一定程度。如圖4-1為AT89C51單

20、片機實物圖。 圖 4-1 AT89C51單片機實物圖4.2 語音提示系統(tǒng)窗體頂端SYN6288中文語音合成芯片是一款高端的語音合成芯片，成本較同類相對較低，效果更自然。 SYN6288使用異步串行口來接收合成的文本與轉(zhuǎn)型（TTS），以及文本與語音的轉(zhuǎn)換。為了保持OSYNO6188 SYN6288語音合成芯片的優(yōu)勢：最低SSOP28L貼片封裝，使用簡單的硬件接口，成本效益高；此外，SYN6288文本識別更智能，語音合成更自然，大大提高了語音合成效果以及識別效果，是一款在語音市場的高端應用。如圖4-2為芯片實物圖。窗體底端圖4-2 SYN6288芯片實物圖4.3超聲波發(fā)射與接收模塊本模塊主要功能是

21、超聲波的發(fā)射與接收，包含超聲發(fā)射與接收轉(zhuǎn)換電路以及超聲波傳感器。超聲波發(fā)射電路：由74 LS04逆變器與超聲換能器組成，通過延時程序,從單片機P1.0口輸出方波形狀的數(shù)字信號，分為兩路，分別通過逆變器送到換能器的兩端來增強發(fā)射出的超聲波。超聲波接收電路：接收電路主要由CX20106芯片構(gòu)成。CX20106A用來接收紅外線，它擁有7個引腳，該器件的引腳功能如表4-1。表4-1 引腳功能引腳功能引腳1輸入超聲波信號。引腳2連接RC放大電路。引腳3連接檢波電容，對靈敏度進行控制。引腳4接地。引腳5接電源，中間有電阻，控制濾波器中心頻率。引腳6接電容，控制探測距離。引腳7檢測是否有信號。引腳8接電源正

22、極。5 超聲波導盲儀及語音提示系統(tǒng)設(shè)計本設(shè)計通過超聲波發(fā)生和接收電路進行超聲波發(fā)送以及遇到障礙物返回時的接收，使用AT89C51完成信號的處理得到與障礙物之間的距離，根據(jù)邏輯做出相應的反應，通過報警電路以及耳機來告知盲人。5.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)5.1.1 晶振電路如圖5-1，晶振電路與單片機的接口為XTAL1和XTAL2。該電路控制振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器。在本次系統(tǒng)設(shè)計里，晶體震蕩電路為單片機設(shè)計的時鐘頻率為12MHZ,為系統(tǒng)工作指定了工作周期。圖5-1 晶振電路5.1.2 LCD顯示電路本設(shè)計采用LM016L來顯示距離，如圖5-2所示，當前LCD屏上顯示距離為設(shè)置為0174。LCD低

23、功耗，輕便，精巧。而LM016L將液晶控制器，點陣驅(qū)動，字符存儲器集成，放置在印刷電路板上，形成一個使用方便的液晶顯示器。顯示的內(nèi)容豐富，可顯示兩行數(shù)據(jù)；人機界面友好，操作更靈活方便，日益成為各種儀表第一選擇。該LCD顯示電路的運用只是為了仿真實驗的需要而添加的模塊，該仿真實驗利用中斷產(chǎn)生一個信號通過單片機根據(jù)公式計算出一個4位數(shù)的值，當值小于1000時，用0來替代千位，軟件系統(tǒng)根據(jù)這個值來判斷是否在安全值內(nèi)，依此來模擬現(xiàn)實中是否在安全距離內(nèi)。在顯示屏上，當數(shù)值大于1000時，顯示燈不亮，表示蜂鳴器不響，當數(shù)值小于等于1000時，顯示燈亮，表示蜂鳴器響。而在現(xiàn)實應用中，LCD顯示電路并不需要。

24、 圖5-2 LCD顯示電路5.1.3 聲光報警電路與按鍵電路如圖5-3，選取了1個LED燈和一個蜂鳴器來作為功能指示燈和實現(xiàn)聲光報警。這些電器件一端共接電源，另一端接在P2.0口上。蜂鳴器電路和LED電路的控制端口在同一個端口，即p2.0，當端口輸出0時LED燈亮，表示蜂鳴器發(fā)出聲音，提示值小于安全值，當端口輸入1時，LED不亮，表示蜂鳴器不響。按鍵接p3.2端口，每按一次按鍵，系統(tǒng)便會發(fā)出一個脈沖信號，單片機會計算距離值，顯示在顯示屏上。在本系統(tǒng)中，距離值的計算時刻是由按鍵的外圍觸發(fā)控制的，當按鍵按下之后，端口接收低電平，讀取該端口信息之后，通過內(nèi)部的軟件設(shè)計判斷計算距離值。而內(nèi)部值的計算則

25、是由計算公式、內(nèi)部中斷的計數(shù)器值得到。在這個電路中，LED燈的添加只是為了仿真實驗需要，起到輔助作用，LED燈亮，表示蜂鳴器響起，LED燈不亮，表示蜂鳴器不響。 圖5-3 聲光報警電路與按鍵電路5.2系統(tǒng)軟件設(shè)計本次仿真設(shè)計是模擬導盲儀，系統(tǒng)軟件主要完成超聲波的發(fā)射、接收、測距和蜂鳴器報警功能。如圖5-4，系統(tǒng)初始化，通過超聲波電路發(fā)射超聲波以及接收超聲波。如果檢測到遇到障礙物產(chǎn)生的超聲波就中斷定時器，停止計時，然后根據(jù)代碼設(shè)計進行離障礙物的距離計算，這里的超聲波測出的距離在仿真中用系統(tǒng)隨機產(chǎn)生的數(shù)值來替代。然后通過聲光報警電路進行報警，并在LCD上顯示數(shù)值。Y系統(tǒng)初始化計算距離LCD顯示蜂鳴

26、器示警開始Value是否小于2000按鍵中斷NYN圖5-4 主程序流程圖6 超聲波導盲鞋與超聲波導盲杖對比6.1導盲杖優(yōu)缺點圖6-1 導盲杖導盲杖輕巧便捷，是盲人出行的最好的輔助工具，它能幫助盲人摸清面前0.8米內(nèi)約120度扇形范圍內(nèi)的路況，結(jié)合超聲波導盲儀，能夠讓識別范圍擴大到兩到三米開外，現(xiàn)在流行導盲杖裝有1個超聲波感應裝置，能夠探測到前方2.5米左右與臉部的相高的障礙物，并通過震動柄告知，讓盲人能夠面對未知路況提前做出應對，也能夠輔助盲人出行，支撐盲人，讓盲人在黑暗中能夠也能保持重心平衡，不至于跌倒。不過導盲杖也有其缺點，它只能偵測前端路況，而面對來自人左右兩端的突發(fā)情況，就不怎么好應對

27、了，盲人不能及時的做出反應，從而導致不必要的困擾。6.2導盲鞋優(yōu)缺點導盲鞋是將超聲波導盲儀安裝在特制的鞋的外端，用以偵測來自盲人左右兩端兩到三米內(nèi)的路況，面對突如其來的危險，盲人可以更好的做出選擇應對。但導盲鞋只能偵測左右兩邊的路況，并不能成功測出前端路況，因為人們在走路的時候，腳尖會朝下方（如圖6-1），那么超聲波導盲儀會一直測出障礙物，從而會一直報警，在實際中，并不可靠。而且，盲人在走路的過程中，沒有手杖的支撐，身體很容易失去重心，從而很可能會跌倒，所以，單一的導盲鞋在實際生活中，并不可靠。6.3導盲鞋與導盲杖 其實在一開始做這個設(shè)計的時候，我想到的只是單一的做超聲波導盲鞋，并且在特制鞋前

28、端和左右外端各安裝一只超聲波導盲儀，從而做到擺脫導盲杖或者手杖，把雙手解放出來，后來經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)單一的導盲鞋系統(tǒng)并不符合實際，盲人需要諸如手杖之類的東西支撐探路，后來上網(wǎng)查到導盲杖已經(jīng)在一些地方開始普及，后來我分析了導盲杖的優(yōu)缺點發(fā)現(xiàn)，導盲杖并不能很好地偵測來自左右兩端的路況，盲人在獨自行走時，很可能遇到左右兩邊突然出現(xiàn)行人或者車輛過來，從而不能及時的做出避讓，導致意想不到的后果。后來經(jīng)過分析，我想能不能把導盲鞋與導盲杖結(jié)合起來呢？經(jīng)過分析，這個方案完全可行，將導盲鞋與導盲杖相結(jié)合，這樣這兩樣就會優(yōu)勢互補，從而使盲人出行更方便，走路更安全，也有一定的應用前景。導盲杖上導盲儀安裝在杖的下端四分

29、之一處，導盲鞋導盲儀安裝在兩只鞋的左右外端。6.4運動計數(shù)器現(xiàn)實生活中，人們提倡運動，與此同時，很多用來計數(shù)的運動手環(huán)或者計算行走路程的軟件應運而生，從而幫助人們很好的計算出自己的運動量或者運動里程數(shù)，讓人們對自己的運動量有個量化的認識，從而每天有目標的去運動，在超聲波導盲鞋的設(shè)計中，我根據(jù)這個現(xiàn)狀想出，我是不是也可以在鞋上裝上一個類似的裝置，由單片機統(tǒng)一控制，根據(jù)盲人行走的步伐的起落，計算出行走的步數(shù)，再根據(jù)盲人自身的步伐的長度，得到大致的行走的路程（行走步數(shù)*自身步伐長度=行走路程），并通過語音提示系統(tǒng)，播報給主人，讓盲人對自己每天的運動量有個更清晰的了解。6.5設(shè)計選擇在系統(tǒng)設(shè)計中，我考

30、慮了導盲鞋以及導盲杖三個導盲儀應用三個芯片是否不夠優(yōu)化，三個導盲儀是否可以共用一個芯片，進而使用線路連接這個芯片來進行控制，因為，少使用一個芯片，就可以降低成本，降低能耗，使系統(tǒng)更加節(jié)能，也能夠節(jié)省材料，針對這個問題，我列出了以下三個方案，并分析了各自的優(yōu)缺點：方案1：導盲杖上的導盲儀應用一個芯片，兩只鞋子上的導盲儀共用一個芯片，芯片可以在任意一只鞋上的導盲儀上，線路通過褲腿向上繞過腰間連接兩個導盲儀，如果不通過腰間而直接用線路連接兩只導盲儀，那么盲人行走就會很不方便。優(yōu)點：節(jié)省了一個芯片，以及節(jié)省了一只電源，缺點：線路連接不方便，在實際生活中，也需要給該系統(tǒng)定制一條方便線路經(jīng)過的褲子，才能更

31、美觀，這樣就起不到該方案所要達到的效果了。方案2：導盲杖和導盲鞋共用一個芯片控制，線路通過褲腿向上繞過腰間連接兩只鞋上的導盲儀，導盲杖上導盲儀延伸出一條線路沿杖往上，在大約與腰間相齊的部位與腰間線路相連，杖與腰之間的線路不能繃直，根據(jù)實際，保持一定的長度，芯片可以在鞋上，也可以在杖上。優(yōu)點：節(jié)省了兩只芯片，兩只電源，成本得到了更大的降低，也更加節(jié)能。缺點：線路連接不方便，線路懸空不美觀。方案3：導盲杖和導盲鞋各自應用一個獨立的芯片優(yōu)點：美觀，方便缺點：要使用三只芯片以及三只電源，成本較高，耗能較高結(jié)合這三個方案，我選擇了方案3，因為在實際生活中，過多的線路會使盲人行走不方便，過多的線路也不美觀

32、，顯得整個系統(tǒng)很累贅。方案2在技術(shù)成熟，可以通過無線信號連接單片機時，效果更好。7 仿真結(jié)果7.1 仿真結(jié)果本仿真是模擬現(xiàn)實中導盲儀，超聲波信號有內(nèi)部定時器1產(chǎn)生，而測距的時間點則是由外部中斷確定，當按鍵按下后，產(chǎn)生一個脈沖信號，單片機計算出一個隨機值，代表超聲波感應器測出一個距離，系統(tǒng)設(shè)置一個安全值為2000，當這個隨機值小于2000時，LED燈亮，表示蜂鳴器響起，代表距離小于安全值，語音提示電路做出提醒；當這個隨機值大于2000時，LED燈不亮，表示蜂鳴器不響，代表距離大于安全值。如圖7-1，LCD顯示值為1716，小于2000，此時LED燈亮起，表示蜂鳴器響起，表示值小于安全值。圖7-1

33、 仿真結(jié)果圖1如圖7-2，LCD顯示屏上顯示值為4518，大于2000，LED燈不亮，表示蜂鳴器不響，值大于安全值。圖7.2 仿真結(jié)果圖2如圖7-3，LCD顯示屏上顯示值為2575，大于2000，LED燈不亮，表示蜂鳴器不響，代表值大于安全值。圖7-3 仿真結(jié)果3如圖7-4，LCD顯示屏上顯示值為1299，小于2000，LED燈亮起，表示蜂鳴器響，代表值小于安全值。圖7-4 仿真結(jié)果4如圖7-5，LCD顯示屏上顯示值為3831，大于2000，LED燈不亮，表示蜂鳴器不響，代表值大于安全值。圖7-5 仿真結(jié)果57.2結(jié)果分析表7-1 仿真調(diào)試結(jié)果LCD顯示值LED燈蜂鳴器0621 亮 響4958

34、 不亮 不響9700 不亮 不響3900 不亮 不響0358 亮 響0233 亮 響1299 亮 響分析：如表7-1，經(jīng)過多次調(diào)試，當LCD顯示值小于2000時，LED燈就會亮起；當LCD顯示值大于2000時，LED燈不亮，蜂鳴器不響，實驗結(jié)果跟預計結(jié)果相符。在實際中，超聲波感應器會不間斷地向探測方向發(fā)射超聲波，當碰到障礙物，就會返回，通過時間差及時計算出距離，當距離小于系統(tǒng)設(shè)置的安全值時，就會發(fā)出語音提示。8總結(jié) 在本次畢業(yè)設(shè)計中，我首先看到超聲波測距，并因此聯(lián)想到這個原理可以應用到導盲方向上，后在網(wǎng)上查到，目前， 在一些地區(qū)，超聲波導盲儀已經(jīng)應用于導盲杖上，超聲波測距應用于導盲領(lǐng)域已經(jīng)相對

35、純熟。后來我想到，是不是可以將其應用到鞋子上，這樣盲人不是可以脫離拐杖了嗎？再到后來，我發(fā)現(xiàn)這并不現(xiàn)實，在鞋的前端裝導盲儀時不符合實際的，因為人走路時，腳尖總會朝下的，而且，讓盲人完全脫離手杖也是不科學的事實，我一度很沮喪，對論文的完成很悲觀，后來，在老師的幫助下，我認真的分析了導盲杖的優(yōu)缺點發(fā)現(xiàn)，導盲鞋的設(shè)想并非不可能，直到后來，我發(fā)現(xiàn)，將導盲鞋與導盲杖相結(jié)合，完全可以使兩者相輔相成，我又對論文的完成充滿了信心，后面，根據(jù)當今社會人們大力提倡運動健康，我又將運動手環(huán)與該系統(tǒng)結(jié)合，這樣可以使盲人對自身運動狀況更清楚，從而對生活更樂觀。其實，在這次設(shè)計中，還有很多地方可以改進，例如，導盲鞋的重量要盡量輕，在該系統(tǒng)中加入GPS導航，與語音系統(tǒng)結(jié)合，可以讓盲人朋友更準確的了解自己離家的距離，方便對自己的出行有個更好的了解；還有，可以加入報警模塊，面對突發(fā)情況，無論是向家人，還是向警察報警，都可以讓家人對盲人的出行更放心。從這次的論文完成中，我深刻地認識到，思路清晰很重要，思維很亂，很容易陷入焦躁中，另外，編寫論文有著不小的工作量，足夠的耐心尤為重要，其實，論文編寫并不難，關(guān)鍵要有耐心，切忌心浮氣躁，保持思維連貫，積極動腦，與此同時，遇到解決不了的問題不能鉆牛角尖，身