单片机的智能拐杖设计(附件)
摘 要随着社会科技的不断进步和发展，在人们日常生活中利用超声波来进行测量距离的技术已经受到广泛的应用，如测距离、倒车雷达以及位置测量等等都能够经由超声波来实现。由于超声波具有指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波测距技术的研究和开发具有实际意义。本课题设计一种智能拐杖，研究在老年行走时，遇到前面有障碍物的时候可以预先进行躲闪的预警系统。以STC89C52作为核心处理器，基于STC89C52单片机的超声波测距系统，采用超声波回波时间差来测量人与物体之间的安全距离，并将距离结果显示在三位数码管上。此系统依据在空气里面超声波的传播方式是反射的原理，把超声波传感器作为要检测的部件，利用超声波在空气里面传播的时间差进行距离的测量。晚上时采用光敏传感器来操作警示灯的开关，警示来往车辆避让。主要由测距系统（包含超声波接收及发射电路）和语音报警系统，警示灯控制系统等几个主要电路构成。
Key Words：Photosensitive resistance；Ultrasonic ranging；STC89C52 single chip microcomputer 目 录
1引言 1
1.1 研究的背景及意义 1
1.2 研究内容 1
2超声波系统介绍 3
2.1 超声波概述 3
2.2 超声波传感器介绍 3
2.3 超声测距分析 4
3系统总体设计方案 6
3.1 系统的结构设计 6
3.2 硬件电路设计 6
3.3 系统的主要功能 7
4智能拐杖硬件系统设计 8
4.1 单片机介绍 8
4.1.1 单片机最小系统 8
4.1.2 单片机时钟电路的设计 8
4.1.3 单片机的复位电路的设计 9
4.2 超声波换能电路 9
4.3 数码显示电路 12
4.4 光电报警电路 12
4.5 按键电路 14
5智能拐杖软件设计 16
5.1 系统软件设计 16
5.2 系统软件环境介绍 16
5.3 软件设计流程图 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
8
6软硬调试 20
结 论 23
参考文献 24
致 谢 26
附录1：电路图 27
附录2：程序 28
1引言
我国人口的老龄化数额逐渐增加，正在慢慢步入老年型社会。老年人口渐渐成为了一个有其特殊要求的特大群体，而老年人的视力问题反映着多数老年人身体的健康，给其出行带来极大的不变。由于人民生活品质不断发展进步，让生活变得越来越简单方便变成了老百姓共同追求幸福生活的宗旨。并且老年人对于社会的进步以及生活的品质密不可分，社会各界对老年人的价值也发生了很大的改变，社会的变迁对老年人的影响比任何时期都要强烈，迫切需要社会对老年人的出行安全做出保障。在这之外，老年人的消费思想也在发生巨大的变化，购买商品在享受方便好用的同时更加要求提供良好的服务。
在所有的需求当中，老年人把安全健康以及生理需求放在了首位。通过对老年人的需求分析，智能拐杖将成为老年人手中的必用品。老年人既是我们普通人民中的一员，又是一个特殊群体，他们由于年老身体机能发生老化以及视力的缺陷在日常生活中比我们常人会遇到更多的不方便和安全隐患。本设计处于对老年人的安全考虑而设计的一种智能拐杖。
1.1 研究的背景及意义
如果出现一种既方便，又廉价，同时还能快速识别出四周的障碍物进而有预警信号的智能拐杖，在老年人的手中将会为他们的生活带来很多好处。
智能拐杖预警系统的使用可以在很大程度上降低老年人行走的不便和安全隐患，减少且避免因老年人不辨障碍而导致的事故的发生，同时它将对提高人体智能化设计起到重要的意义。可以对超声波的传播速度缓慢，能级减少慢，针对性强，对光照度、颜色不敏感以及其传感器的结构相对不复杂、性价比高、信息处理简单可靠，易于小型化和集成化等一系列特点进行考虑分析，得出应用超声波进行智能拐杖的设计，将在老年人拐杖的产品中获得很大的价值。[1]
1.2 研究内容
本设计主要研究的是，在现在所存有的电子形式的超声测距的前提下，运用了回声定位的基本理论，向传感器发射超声波，然后得到并分析障碍物的回波消息，设计出超声波智能系统。该系统的控制器运用的是C52系类单片机，依据的是超声测距的理论，设计出一种智能化的装置，这种装置的作用是可以让使用他的人知道前面多远有障碍物，并通过距离的信息转换成语音提示，提醒使用者注意前方有障碍物，保证安全。[2]此系统对于硬件的设计是很简单，并且具有测量的偏差不大、工作可靠等优点。另外利用光敏电阻来测试四周环境的光亮，并发出闪烁，以用来警示来回路过的行人与汽车躲避。
因为超声波的速度要比光速小很多的，所以很容易捕捉到其传播时间，另外还有利于定向发射，方向性比较好，强度也可以控制，因此人类利用超声波测距。[3]同时随着自动化技术、计算机技术以及工业机器人的不断应用，测距和识别的技术已经得到了广泛的运用与发展，采用何种方式能够把此类非接触式的检测方法和识别的技术，运用到人们所生活的领域变得越来越重要了。
2超声波系统介绍
2.1 超声波概述
声音无时无刻不伴随着人们的左右，是一种在自然不过的自然的现象，其实人们对声音早就有了了解，因为各种各样的声音伴随着人们的左右。在科学界的漫长探索发现中，最先知道的科学现象之一就是声音学。最初的时候人们没有通过正常的办法听到过超声波的信息，所以不知道有超声的产生，但在17001799年之间有人开始对海豚等一些动物的声音进行探究，以此才知道这个世界还有另外一种声音超声波。声波是一类除了在真空下的任何一种介子中进行传播的波。依据声波振动的频率可以将其分成高低不一样的四个种类：如果频率是16KHz到20KHz之间的叫做波，能够被人的耳朵听见的声音被叫做声波；次声波是小于16KHz的波；超声波是大于20KHz的波；而特超声波是高于10MHz的波。[4]
在两种介质之间，声波会产生4种（反、衍、折、散）发射现象。超声波也兼具上述所说的传播规律，跟平时人们可以听到的声音波段基本是一样的。超声波作为一类特别的声波，具有加速快，方向性好等优点，并且波长也很短，跟人类正常听到的声音相比，超声波包含很多特殊的性质：
传播特性──波长短，衍射的现象不是很好，当其在均匀的介质中传播的时候，它是按照定向直线进行传播的。
功率特性──声音除在真空以外的气态物质里面传播的时候，通过对该气态物质中的粒子推动，使粒子振动来产生能量。
2.2 超声波传感器介绍
超声波传感器根据超声波固有的特征，发明创造而成的，主要用于产生与接收超声波的一种器件，它可以把其他方式产生的功，变化为需要频率的超声，同时又可以将其产生的功变化成其别的形式能。[5]
利用超声波的传感器可以有以下许多个方面的益处：
（1）测量方式原理简单，易于实现。
（2）测量的精度高
Key Words：Photosensitive resistance；Ultrasonic ranging；STC89C52 single chip microcomputer 目 录
1引言 1
1.1 研究的背景及意义 1
1.2 研究内容 1
2超声波系统介绍 3
2.1 超声波概述 3
2.2 超声波传感器介绍 3
2.3 超声测距分析 4
3系统总体设计方案 6
3.1 系统的结构设计 6
3.2 硬件电路设计 6
3.3 系统的主要功能 7
4智能拐杖硬件系统设计 8
4.1 单片机介绍 8
4.1.1 单片机最小系统 8
4.1.2 单片机时钟电路的设计 8
4.1.3 单片机的复位电路的设计 9
4.2 超声波换能电路 9
4.3 数码显示电路 12
4.4 光电报警电路 12
4.5 按键电路 14
5智能拐杖软件设计 16
5.1 系统软件设计 16
5.2 系统软件环境介绍 16
5.3 软件设计流程图 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
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6软硬调试 20
结 论 23
参考文献 24
致 谢 26
附录1：电路图 27
附录2：程序 28
1引言
我国人口的老龄化数额逐渐增加，正在慢慢步入老年型社会。老年人口渐渐成为了一个有其特殊要求的特大群体，而老年人的视力问题反映着多数老年人身体的健康，给其出行带来极大的不变。由于人民生活品质不断发展进步，让生活变得越来越简单方便变成了老百姓共同追求幸福生活的宗旨。并且老年人对于社会的进步以及生活的品质密不可分，社会各界对老年人的价值也发生了很大的改变，社会的变迁对老年人的影响比任何时期都要强烈，迫切需要社会对老年人的出行安全做出保障。在这之外，老年人的消费思想也在发生巨大的变化，购买商品在享受方便好用的同时更加要求提供良好的服务。
在所有的需求当中，老年人把安全健康以及生理需求放在了首位。通过对老年人的需求分析，智能拐杖将成为老年人手中的必用品。老年人既是我们普通人民中的一员，又是一个特殊群体，他们由于年老身体机能发生老化以及视力的缺陷在日常生活中比我们常人会遇到更多的不方便和安全隐患。本设计处于对老年人的安全考虑而设计的一种智能拐杖。
1.1 研究的背景及意义
如果出现一种既方便，又廉价，同时还能快速识别出四周的障碍物进而有预警信号的智能拐杖，在老年人的手中将会为他们的生活带来很多好处。
智能拐杖预警系统的使用可以在很大程度上降低老年人行走的不便和安全隐患，减少且避免因老年人不辨障碍而导致的事故的发生，同时它将对提高人体智能化设计起到重要的意义。可以对超声波的传播速度缓慢，能级减少慢，针对性强，对光照度、颜色不敏感以及其传感器的结构相对不复杂、性价比高、信息处理简单可靠，易于小型化和集成化等一系列特点进行考虑分析，得出应用超声波进行智能拐杖的设计，将在老年人拐杖的产品中获得很大的价值。[1]
1.2 研究内容
本设计主要研究的是，在现在所存有的电子形式的超声测距的前提下，运用了回声定位的基本理论，向传感器发射超声波，然后得到并分析障碍物的回波消息，设计出超声波智能系统。该系统的控制器运用的是C52系类单片机，依据的是超声测距的理论，设计出一种智能化的装置，这种装置的作用是可以让使用他的人知道前面多远有障碍物，并通过距离的信息转换成语音提示，提醒使用者注意前方有障碍物，保证安全。[2]此系统对于硬件的设计是很简单，并且具有测量的偏差不大、工作可靠等优点。另外利用光敏电阻来测试四周环境的光亮，并发出闪烁，以用来警示来回路过的行人与汽车躲避。
因为超声波的速度要比光速小很多的，所以很容易捕捉到其传播时间，另外还有利于定向发射，方向性比较好，强度也可以控制，因此人类利用超声波测距。[3]同时随着自动化技术、计算机技术以及工业机器人的不断应用，测距和识别的技术已经得到了广泛的运用与发展，采用何种方式能够把此类非接触式的检测方法和识别的技术，运用到人们所生活的领域变得越来越重要了。
2超声波系统介绍
2.1 超声波概述
声音无时无刻不伴随着人们的左右，是一种在自然不过的自然的现象，其实人们对声音早就有了了解，因为各种各样的声音伴随着人们的左右。在科学界的漫长探索发现中，最先知道的科学现象之一就是声音学。最初的时候人们没有通过正常的办法听到过超声波的信息，所以不知道有超声的产生，但在17001799年之间有人开始对海豚等一些动物的声音进行探究，以此才知道这个世界还有另外一种声音超声波。声波是一类除了在真空下的任何一种介子中进行传播的波。依据声波振动的频率可以将其分成高低不一样的四个种类：如果频率是16KHz到20KHz之间的叫做波，能够被人的耳朵听见的声音被叫做声波；次声波是小于16KHz的波；超声波是大于20KHz的波；而特超声波是高于10MHz的波。[4]
在两种介质之间，声波会产生4种（反、衍、折、散）发射现象。超声波也兼具上述所说的传播规律，跟平时人们可以听到的声音波段基本是一样的。超声波作为一类特别的声波，具有加速快，方向性好等优点，并且波长也很短，跟人类正常听到的声音相比，超声波包含很多特殊的性质：
传播特性──波长短，衍射的现象不是很好，当其在均匀的介质中传播的时候，它是按照定向直线进行传播的。
功率特性──声音除在真空以外的气态物质里面传播的时候，通过对该气态物质中的粒子推动，使粒子振动来产生能量。
2.2 超声波传感器介绍
超声波传感器根据超声波固有的特征，发明创造而成的，主要用于产生与接收超声波的一种器件，它可以把其他方式产生的功，变化为需要频率的超声，同时又可以将其产生的功变化成其别的形式能。[5]
利用超声波的传感器可以有以下许多个方面的益处：
（1）测量方式原理简单，易于实现。
（2）测量的精度高
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