智能语音导盲装置设计(附件)
本课题设计一种智能语音导盲装置，该装置安装在定制拐杖或佩戴在盲人身体的适当部位，可以对周围一定距离的障碍物进行探测，当与障碍物间的距离达到设定范围之内时，智能装置会自动发出语音警报提示，提醒盲人注意避让。本次需要完成的超声波语音播报系统主要是由以下模块组成STC89C52为核心的单片机最小系统；HC-SR04超声波模块；电源模块；液晶LCD1602显示模块和WT588D语音播报模块。该系统的工作原理是通过HC-SR04超声波模块发送和接收超声波信号，然后送入以STC89C52为核心的单片机最小系统，由单片机对接收到的信号进行处理，接下来就会产生具体的距离信号由液晶LCD1602显示出来供开发人员参考。最后通过语音模块WT588D把距离每隔3S时间自动播报一次。关键词 超声波测距，导盲装置，单片机
目 录
1 绪论 1
2 总体设计方案及论证 8
2.1 本课题要完成的任务 8
2.2 本课题要解决的问题 9
2.3 拟采用的研究手段 9
2.4 课题总体设计思路 9
3 硬件总电路及单元电路设计 10
3.1 电路总设计 10
3.2 电源电路设计 10
3.3 超声波电路设计 12
3.4 单片机最小系统 13
3.5 语音播报电路设计 15
3.6 液晶显示电路设计 17
4 软件设计 18
4.1 主程序模块 18
4.2 超声波模块 19
4.3 语音模块 22
4.4 液晶显示模块 24
4.5 按键控制模块 26
5 软硬件调试过程 27
结论 28
致谢 29
参考文献 30
附录一：硬件总原理图 31
附录二：PCB图 32
附录三：部分程序代码 32
绪论
1．1 项目研究背景及意义
现如今，随着科技的发展，各大厂商对于数码产品的研发能力不断提升，消费者对于这些娱乐设备的需求 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
也越来越大。虽然数码产品满足了我们对于娱乐多样性的需要，同时也大大的简化了我们生活和工作的方式。但是，我们的眼睛也因此被超负荷的使用，这对人们的视力造成了不可估计的损伤。
当今全世界约有1.4亿人视力不佳或因视力退化成为盲人[1]。在这其中，作为人口众多的泱泱大国，中国现有近900万视力障碍者。这些视力障碍人士在日常生活中，通常靠一根制作简陋、功能简单的盲杖辅助，完成日常的行走与生活。然而，手杖是非常传统并且不完善的辅助工具，只能探测地面上的情况，而且一次只能探测很小一部分。不仅不能清楚的探测路面情况，而且使得视力障碍者行走十分的缓慢。除此之外，手杖只能探测到行走时路面上状况，难以探测到立体的情况，不能避免上身的危险。
为了弥补盲杖的缺点，导盲犬很早就进入了人们的视野。但是，导盲犬训练难度大并且训练成本太高。对于那些经济条件不宽裕的盲人来说，承担不起这种花销[2]。所以为了改善盲人的生活状况，更好的协助盲人行走，世界许多国家和地区都致力于开发、生产多种多样的导盲设施。然而，由于现如今科技发展的瓶颈，目前研发并投入生产的导盲装置，仍然只能对平面障碍物发出警报，适用性较低。
最近几年，科学家们加大了对超声波的研究。其不受尘埃、雾气等环境影响及非接触式的优良特性受到广泛关注。在金属制造、海上航行、机械加工、交通运输、航天航空、石油生产和采集等多个方面得以广泛运用。
超声波测距之所以能比其余的非接触式测距方法更受青睐，是因为它不会受到光线、被测物体本身属性、电磁波等因素干扰，影响到测距精度。而且，超声波测距尤其适应黑暗、有强烈灰尘、电磁干扰、人类不易进入或损害人类身体健康的场合。因此，在液位计、测距仪器、物体识别、断层检测等生活或技术领域被大概率应用。因为它简单、方便使用、价格低廉等特点，在日常的空气测距中应用尤其广泛。而且，由于它的传播速度在空气中十分缓慢，所以对于包含在其返回信号中的结构信息分辨率很高，准确度相比其他方式也有很大提升。
超声波在各种传播介质中都有很好的传播能力，所以经常用超声波来测量直线上的距离。超声波可以产生反射、衍射、散射等现象，可以满足很多的使用需求。与其他声波相比，超声波更适合在温度高、空气中粉尘湿度大和有强大电磁波的不良环境下使用。
本课题设计一种智能语音导盲装置，该装置安装在定制拐杖或佩戴在盲人身体的适当部位，可以探测三方向上设定距离范围内的障碍物，当与障碍物间的距离达到设定范围之内时，智能装置会自动发出语音警报提示，提醒盲人注意避让。
1.2 国内外发展状况
随着盲人群体数量的不断上升，导盲装置的开发与研制一直都在不断的深入和进步着。在用来完成这一设备的多种手段中，超声波的使用尤为广泛。因为超声波具备在空气中传播时被吸收能量少；能实现长距离传输；受尘雾等因素影响较小；容易实现；价格低廉；稳定性高等特点，所以现如今超声波传感器经常被用来对空间中障碍物进行探测或预防。特别是对研究无人驾驶智能汽车和制造智能机器人等自动设备有着至关重要的辅助作用。
莱斯里.凯于1965年研究出了一种双声道超声波导盲仪[3]。该导盲装置运用了仿生学原理，采用了蝙蝠识别物体的方式，运用超声波声呐来探测和感知周围环境中的众多物体信息。在本装置上装有双超声波声道，运用超声波将探测范围内的物体信息，比如：质地、方位、距离等反射回来。通过超声波模块上的接收器接收信息后，单片机等处理单元会对信息进行合成处理，通过耳机或者扬声器播放出来，告知使用者。
暨南大学的陈美銮，尹浩(2005)等研发出一种智能盲人行走辅助导行仪[4]。他们将能够起到检测空间中低矮方位障碍物功能的智能硬件装置安装到了手杖上。同时，中央数据处理器可以通过无线传输接收到安装在盲杖下段的超声波传感器发回的信息；在人体腰部以上位置安装检测仪器，通过数据线的连接，将采集到的信号发送到主机，主机会将采集到的信号进行一系列规定的处理，自动判断是否达到警戒位置。如果达到，就会通过语音播报或者振动两种方式进行报警。
中国第一军医大学的邓亲恺（2006）通过长时间的研究，开发出双通道超声波导盲系统，该系统的原理是通过超声波回声定位方法来获得障碍物位置信息[5]。在本装置中，运用了高集成化的单片机系统作为中心处理器，将两个相同的超声波传感器集成在一起，运用改良后的设备，构建出一个新式的双通道导盲系统。检测设备前方是否有障碍物，如果有的话，就采集障碍物的距离和返回超声波的强度。可以通过返回波的强度信息来大概的判断障碍物的大小和构成物质等信息。然而，虽然已经通过两个超声波传感器构成了双声道检测系统，但是对于复杂环境的探测能力仍然不够，对于复杂探测环境中同时返回的大量探测信息的处理能力达不到理想标准。这就有可能造成对我们所需要的信息采集力度不够，影响到检测结果的准确性，也就使得探测过程没有了意义。
目 录
1 绪论 1
2 总体设计方案及论证 8
2.1 本课题要完成的任务 8
2.2 本课题要解决的问题 9
2.3 拟采用的研究手段 9
2.4 课题总体设计思路 9
3 硬件总电路及单元电路设计 10
3.1 电路总设计 10
3.2 电源电路设计 10
3.3 超声波电路设计 12
3.4 单片机最小系统 13
3.5 语音播报电路设计 15
3.6 液晶显示电路设计 17
4 软件设计 18
4.1 主程序模块 18
4.2 超声波模块 19
4.3 语音模块 22
4.4 液晶显示模块 24
4.5 按键控制模块 26
5 软硬件调试过程 27
结论 28
致谢 29
参考文献 30
附录一：硬件总原理图 31
附录二：PCB图 32
附录三：部分程序代码 32
绪论
1．1 项目研究背景及意义
现如今，随着科技的发展，各大厂商对于数码产品的研发能力不断提升，消费者对于这些娱乐设备的需求 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
也越来越大。虽然数码产品满足了我们对于娱乐多样性的需要，同时也大大的简化了我们生活和工作的方式。但是，我们的眼睛也因此被超负荷的使用，这对人们的视力造成了不可估计的损伤。
当今全世界约有1.4亿人视力不佳或因视力退化成为盲人[1]。在这其中，作为人口众多的泱泱大国，中国现有近900万视力障碍者。这些视力障碍人士在日常生活中，通常靠一根制作简陋、功能简单的盲杖辅助，完成日常的行走与生活。然而，手杖是非常传统并且不完善的辅助工具，只能探测地面上的情况，而且一次只能探测很小一部分。不仅不能清楚的探测路面情况，而且使得视力障碍者行走十分的缓慢。除此之外，手杖只能探测到行走时路面上状况，难以探测到立体的情况，不能避免上身的危险。
为了弥补盲杖的缺点，导盲犬很早就进入了人们的视野。但是，导盲犬训练难度大并且训练成本太高。对于那些经济条件不宽裕的盲人来说，承担不起这种花销[2]。所以为了改善盲人的生活状况，更好的协助盲人行走，世界许多国家和地区都致力于开发、生产多种多样的导盲设施。然而，由于现如今科技发展的瓶颈，目前研发并投入生产的导盲装置，仍然只能对平面障碍物发出警报，适用性较低。
最近几年，科学家们加大了对超声波的研究。其不受尘埃、雾气等环境影响及非接触式的优良特性受到广泛关注。在金属制造、海上航行、机械加工、交通运输、航天航空、石油生产和采集等多个方面得以广泛运用。
超声波测距之所以能比其余的非接触式测距方法更受青睐，是因为它不会受到光线、被测物体本身属性、电磁波等因素干扰，影响到测距精度。而且，超声波测距尤其适应黑暗、有强烈灰尘、电磁干扰、人类不易进入或损害人类身体健康的场合。因此，在液位计、测距仪器、物体识别、断层检测等生活或技术领域被大概率应用。因为它简单、方便使用、价格低廉等特点，在日常的空气测距中应用尤其广泛。而且，由于它的传播速度在空气中十分缓慢，所以对于包含在其返回信号中的结构信息分辨率很高，准确度相比其他方式也有很大提升。
超声波在各种传播介质中都有很好的传播能力，所以经常用超声波来测量直线上的距离。超声波可以产生反射、衍射、散射等现象，可以满足很多的使用需求。与其他声波相比，超声波更适合在温度高、空气中粉尘湿度大和有强大电磁波的不良环境下使用。
本课题设计一种智能语音导盲装置，该装置安装在定制拐杖或佩戴在盲人身体的适当部位，可以探测三方向上设定距离范围内的障碍物，当与障碍物间的距离达到设定范围之内时，智能装置会自动发出语音警报提示，提醒盲人注意避让。
1.2 国内外发展状况
随着盲人群体数量的不断上升，导盲装置的开发与研制一直都在不断的深入和进步着。在用来完成这一设备的多种手段中，超声波的使用尤为广泛。因为超声波具备在空气中传播时被吸收能量少；能实现长距离传输；受尘雾等因素影响较小；容易实现；价格低廉；稳定性高等特点，所以现如今超声波传感器经常被用来对空间中障碍物进行探测或预防。特别是对研究无人驾驶智能汽车和制造智能机器人等自动设备有着至关重要的辅助作用。
莱斯里.凯于1965年研究出了一种双声道超声波导盲仪[3]。该导盲装置运用了仿生学原理，采用了蝙蝠识别物体的方式，运用超声波声呐来探测和感知周围环境中的众多物体信息。在本装置上装有双超声波声道，运用超声波将探测范围内的物体信息，比如：质地、方位、距离等反射回来。通过超声波模块上的接收器接收信息后，单片机等处理单元会对信息进行合成处理，通过耳机或者扬声器播放出来，告知使用者。
暨南大学的陈美銮，尹浩(2005)等研发出一种智能盲人行走辅助导行仪[4]。他们将能够起到检测空间中低矮方位障碍物功能的智能硬件装置安装到了手杖上。同时，中央数据处理器可以通过无线传输接收到安装在盲杖下段的超声波传感器发回的信息；在人体腰部以上位置安装检测仪器，通过数据线的连接，将采集到的信号发送到主机，主机会将采集到的信号进行一系列规定的处理，自动判断是否达到警戒位置。如果达到，就会通过语音播报或者振动两种方式进行报警。
中国第一军医大学的邓亲恺（2006）通过长时间的研究，开发出双通道超声波导盲系统，该系统的原理是通过超声波回声定位方法来获得障碍物位置信息[5]。在本装置中，运用了高集成化的单片机系统作为中心处理器，将两个相同的超声波传感器集成在一起，运用改良后的设备，构建出一个新式的双通道导盲系统。检测设备前方是否有障碍物，如果有的话，就采集障碍物的距离和返回超声波的强度。可以通过返回波的强度信息来大概的判断障碍物的大小和构成物质等信息。然而，虽然已经通过两个超声波传感器构成了双声道检测系统，但是对于复杂环境的探测能力仍然不够，对于复杂探测环境中同时返回的大量探测信息的处理能力达不到理想标准。这就有可能造成对我们所需要的信息采集力度不够，影响到检测结果的准确性，也就使得探测过程没有了意义。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/1621.html
