基于超声波测距仪的导盲仪设计
基于超声波技术的导盲杖设计
六、结论 本装置结构简单、体积小、性能稳定，结合手杖让盲人使用简单、方 便，也可以安装在不同的载体上，制作成不同的用具，如导盲小车、导盲 头盔等，因而具有一定推广应用价值。由于系统具有数字和语音双重输 出功能，稍加改动，就可应用于倒车避应用设计中。
图 ２ 主函数流程
图 ３Ｔ１ 中断函数流程
图 ４ 外部中断 ０ 服务函数流程
参考文献 ［１］孙传友，孙晓斌．感测技术基础（第 ２ 版）［Ｍ ］．北京：电子工业出 版社，２００６ ［２］陆军，米文龙，朱齐丹，王艳．超声波测距系统在移动机器人中的 设计与应用［Ｊ］．电子技术应用，２００７．（６） ［３］ＩＳＤ １７００ 系列数码语音电路使用手册．中青世纪 ｈｔｔｐ：／／ｗ ｗ ｗ ． ａｔｖｏｃ．ｃｏｍ ／
（上接第 ２０ 页） 教师作为大学教育的主要实施者，在大学生科研与实践创新能力
培养过程中具有重要的作用。在师范背景下，机械专业教师一方面可以 积极指导学生参加学科竞赛和项目研究，另一方面，在上课教学的过程 中也要积极引导学生重视科研和实践创新能力的培养。
２．２ 加大经费投入，完善硬件设备和实验场地 师范类的专业，大多不需要硬件设备支撑，但机械专业的科研与实 践需要有一个平台，因此，建设一个开放的机电类大学生创新实验室是 很有必要的，这样可以让学生有一个稳定的科研环境和互相学习的氛 围。 学校应对机械专业加大经费投入，学院应多方筹措资金，完善创新 实验室的建设，购买一批先进的实验设备，一方面加强对学生的吸引 力，激发学生的兴趣，另一方面有利于提高学生创新成果的质量。另外， 要逐步实行开放式实验室管理模式，放手让学生自主实验，这可以增强 学生的创造性，强化学生的实践动手能力。但实验室开放的同时，必须 建立与之配套的现代化教学管体系与制度，从而规范实验行为，加强实 验管理［４］。 ２．３ 区别于师范类专业的发展，形成具有自己特色的培养评价体系 师范类高校发展机械专业，往往容易根据师范背景的思维惯性，而 忽视了机械专业的特殊性。机械专业不同于师范类专业，它不再强调教 师技能和学生管理能力的培养，而更加重视科研实践能力的锻炼。在师 范背景下，机械专业要想更好的发展，就要形成具有自己特色的培养评 价体系，实现由注重知识传授向注重创新能力的转变［５］，努力提高学生 动手能力，并转变学生的思维模式，使学生提高科研与实践能力。文献 ［５］提出了机械专业人才培养的三个层次，第一层次，工程认识实践与基
基于超声波测距的盲人路况提醒器设计
• 3.系统软件设计方面：
–项目成员已修学科基础选修课《C语言程序设计》，对单片机 编程语言有一定的基础。
7.成员分工
· 硬件电路设计主要由赖文彬、喻再军、陈永雯负责，其中超声波接收 电路的设计由赖文彬主要完成，超声波发射电路的设计由喻再军、陈 永雯主要完成。
· 软件程序设计主要由刘春奎、蒋金童负责，其中测温子程序和测距
开始
5.系统软件设计
数
计算距离 语音播报
系统软件主要完成超声 波的产生、计时、计算, 以及结果显示和语音播报 否 的功能. 它包括主程序、 否 计算子程序、语音播报子 程序、定时中断子程序等. 主程序主要完成寄存器、 是否超时？ 变量初始化、超声波产生, 以及语言提示子程序的调 是 用. 中断子程序用来响应 回波信号, 当有回波信号 时, 立即停止计时, 然后 转入计算程序.
团队成员
团队成员：
刘春奎 赖文彬 蒋金童 陈永雯 喻再君 10级电子专业 10级通信工程 10级电子专业 10级通信工程 10级电子专业
1.项目背景及意义
• 中国是世界盲人最多的国家,约有500万,占全世界盲人口的 18％，由于生理上的缺陷, 盲人在生活、工作等方面有着 诸多不便, 其中, 如何安全行走是盲人生活中最大的问题. 而传统的盲人导航设施都有局限性, 如费用高、定位范围 小、受环境影响较大等. 超声波具有方向性强、能量易于 集中、传播距离较远, 以及对障碍物定位具有一定的精确 性、体积相对较小、方便携带、价格低廉等特点.故本课 题拟设计一个利用超声波测距来检测前方道路状况的语音 提醒器，以检测前方道路的平整度，为盲人提供道路坑穴、 障碍等信息。该系统可增强盲人的行走能力,提高盲人的 生活质量，且具有体积小、功耗低和易于携带的优点，适 合于盲人在外出中应用。
基于STC89C52的超声波导盲系统设计
基于STC89C52的超声波导盲系统设计作者：薛晶晶周旭董宇欣王旭孟凡龙来源：《物联网技术》2019年第09期摘要：为了解决盲人因身体原因，行走时不能准确及时地发现并躲避障碍物的问题，设计一款具有听觉/感触和夜间照明预警功能的超声波导盲系统。
该系统以STC89C52单片机为主控芯片，包括报警、震动、光敏等模块，能够实时监控使用者与障碍物之间的距离，距离决定蜂鸣器发出不同的报警音调。
当外界环境太嘈杂且距离小于设定距离时，震动模块将会启动;当外界光线较弱时，光敏模块会启动LED照明功能，让行人车辆注意避让盲人。
从用户方面来看，该系统采用视频与文字双重解释的使用方法，以便用户尽快熟悉使用该产品。
该系统便携、廉价，将会很大程度上解决盲人行走安全和不便的问题，是一款适合盲人群体的性价比较高的预警系统，具有十分广阔的应用前景。
关键词：回波定位;超声波传感器;单片机;导盲系统;预警系统;视频解释中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2019）09-00-040 引言盲人作为一个特殊群体，也是社会成员的一部分。
据研究报告显示，中国每年新增盲人大约45万人，盲人在生活等方面十分不便。
如何让盲人也能便捷安全的出行成为一个焦点问题。
传统的导盲系统有盲道、导盲犬、红外线导盲等，但它们都存在各自的局限性。
盲道占用现象屡见不鲜，严重影响盲人群体的行走安全及社会参与，然而普通市民似乎都对盲道被占这一现象“熟视无睹”和“无动于衷”，致使盲道占用现象没有得到任何改观[1]。
导盲犬训练的专业性强、时间长、劳动强度大、耗资多，加之驯成后无偿捐献给盲人使用，无资金回收，因此不能被广泛普及。
红外线导盲在复杂外界环境中使用时，易受光线的干扰，从而使虚警率较高。
如果有一种集简单便携、成本低廉、方向性强、对障碍物定位精确等特点于一身的设备，那么将会很大程度上解决盲人出行安全和不便的问题[2]。
众所周知，盲人由于生理缺陷造成视觉的丧失，但是他们的触觉和听觉会比常人敏感得多。
基于超声波倒车测距仪设计
1.主程序流程框图
开始 初始化 发射超声波 启动定时
开中断
Testok=1？
N Y
显示OFF
计算距离
距离<设定 值 Y 开报警 关报警 N
显示距离
2.超声波接收中断程序及T0中断子程序
关定时器T0
屏蔽外部中断
屏蔽T0中断
屏蔽定时器中断
关外部中断
关定时器
Testok=1
Testok=2
返回
返回
超声波接收中断子程序
按键 扫描 模块
运算 结果 处理 模块
声光 报警 模块
声光报警模块：当所测距离小 按键扫描模块： 发射接收控制模块：发射控制模块是软件控制超 数码管显示模块：能够让所测得的距离 系统初始化模块：即系统刚通电的时候对系统的 于某值时，通过声光报警来提 通过键盘控制倒 声波发射电路发射超声脉冲启动定时器工作，同 显示在数码管上。 运算结果处理模块：运算结果处理模块将多次所测得时间进行 各个引脚的电平分配和对各寄存器的赋初值。 醒驾驶员。 车雷达的工作。 时启动接收电路工作，当接收电路有信号输入时， 处理，进行软件取值工作，根据公式计算出距离，然后再对计 对输入信号进行处理。 算出的结果进行修正处理，将处理后的数据送至数码显示模块。
二、超声波及超声波测距原理
1.超声波
超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片 在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、 绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等 特点。 在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。超声波因 其频率下限大约等于人的听觉上限而得名。
三、总体设计方案
超声波倒车测距仪的构造和组成，是单片机、发射模块、
基于超声波测距的导盲系统设计-论文
１ ． ２超声波测 距的温度误差 分析 空气密度 越高 ，超 声波 的传播速 度就越 快 ，而 精 度有 一定 的影 响 。气 体 中声速受温 度影 响最大 ，
Ｃ＝３ ３】 ． ４× 】 ＋ Ｔ ／ ２ ７ ３ （ ２ ）
但 检测 范 围有 限 ；声 波幅值检 测法 易受反 射介质 的 空气 的密度又 与温度有着密切 的关系，此温度对测量 超 声波 测距 的工作原 理 ：发 射换 能器 向外 发射 超 声 波 在 空 气 中 传 播 速 度 为
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ， ａ ｂ ｌ ｉ ｎ ｄ — ａ ｉ ｄ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｏ ｆ ｕ ｌ ｔ ｒ ａ ｓ ｏ ｎ ｉ ｃ ｒ ａ ｎ ｇ ｉ ｎ ｇ ｉ ｓ
２ Ｃ
Ｉ 兰 竺 兰 兰｝
Ｉ电 路 广
Ｓ ＾
６
。
经过Ｒ ３ 和Ｒ ２ 向Ｃ ２ 充 电 ，当 充至 Ｕ ｃ ＝ ２ ／ ３
０
２
Ｓ
＝ 超声被接收电路
时 ，输 出翻转 Ｕ １ ＝ ０ ，ｖ Ｔ 导通 ；这 时 电容Ｃ ２ 经Ｒ ２ ￣ ［ １
ＶＴ 放 电 ， 当 降至 Ｕ ｃ ＝Ｉ ／ ３ 时 ，输 出翻 转 Ｕｌ ＝ １ 。Ｃ２
１超 声 波 测 距 的原 理
发 射
一
１ ． １超声波测距方法 超 声波 是 指振 动频 率 大于２ ０ ｋ Ｈｚ 以上 的声波 。
ｌ超 声 波 测 距 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 ＿ １ 。其 中 ，相位 检测 法精度 高 ， 影 响。因此 ，本设计 采用渡越时间法测距 。 超声波 ，同时单片机开始计时 ，超 声波在介质中传播
基于超声波的一种语音导盲仪的设计研究
基于超声波的一种语音导盲仪的设计研究作者：苏振强李月洁薛超引王星宇来源：《电脑知识与技术》2018年第17期摘要：针对视障人群在生活中如何安全避障的問题，本设计研究了一种基于主控芯片为飞思卡尔K60芯片的超声波测距导盲系统。
本论文主要阐述了超声波检测模块工作原理、工作方式以及系统结构，本系统通过所测距离与语音系统和报警电路实现对视障人群的提示。
实践实验表明该系统具有系统性能稳定、结构简单、测距准确、体积小、使用方便、性价比高等特点。
关键词：导盲仪；超声波检测；语音播报；震动模块中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）17-0237-02据统计全世界有盲人4500万左右，低视力人群是盲人的3倍，大约有1.4亿人，我们国家约有500万盲人，占全世界盲人人口的18%，是全世界盲人最多的国家。
我们国家盲人的数量非常庞大，几乎每100个中国人里，就有约1个盲人。
因此，对于导盲装置的研究也是非常有必要的，目前市场上现有的相对成熟的导盲装置如：导盲机器人、导盲犬、GPRS导盲定位等，但是这些成本都很高，尤其像导盲犬，训练周期长，服役时间有限。
但是超声波对障碍物的检测灵活且距离范围广，而且设备成本较低，便于携带，能够很好应用于导盲装置。
本文用到的超声波测距模块可以快速实时的检测障碍物的距离，并加以震动感知模块、语音播报模块、报警模块可以及时的提示盲人对于障碍物的躲避。
1 系统硬件设计本设计采用飞思卡尔（Freescale）半导体公司推出的Kinetis系列微控制器K60为主控芯片，控制超声波的发送、接收、处理、语音播放、震动及蜂鸣器报警提示，原理框图如下，系统硬件主要包括超声波发送与接收模块、震动马达模块、语音模块、蜂鸣器报警模块、闪光灯模块。
1.1 超声波模块根据本系统要求的检测范围，经过详尽的参数和性能对比，本系统选用HC-SR04模块实现超声发射与接收。
目前的超声波测距方法有很多种方式，如往返时间检测法、声波幅值检测法和相位检测法等。
基于超声波测距原理的电子导盲车设计
基于超声波测距原理的电子导盲车设计作者：王力程陈锐韩旭苏龙霞来源：《电子技术与软件工程》2018年第18期摘要；使盲人有安全感是此项目最人性化的特点，做到利用超声波与盲人身上佩戴的特殊标记物使电子导盲小车与盲人同步，盲人速度加快则安全距离减小，单片机通过超声波一传感器感应控制电机调整转速，增大距离，使之重新保持一定安全距离，反之亦然。
【关键词】蓝牙导盲犬避障1 项目意义据了解我国大概有877万的视障者，而导盲犬是可以为视障者提供向导服务的犬，能够使盲人方便地出入诸多场合，融入社会生活。
但是并不是所有的犬类都可以用作导盲犬的训练，拉布拉多有千分之三的适合率做导盲犬，金毛为千分之二，而德牧仅为千分之一，这些千里挑一的狗从2个月开始就接受训练，通常训练好一条导盲犬要花一年半左右的时间，一条导盲犬的价格最少也要万元左右，一条训练有素的导盲犬价格更是高达十几万元。
2 项目研究内容以及拟解决的关键问题或重点难点2.1 研究内容据小车避障系统设计的要求，由避障模块，主控模块，动力模块，电池模块等部分组成。
小车在行驶过程中要能准确的避开途中遇到的障碍物，因此电子导盲小车的探测距离需要有一定的长度，以留给小车足够的时间进行转向，又考虑到在测障过程中小车车速及避障反应对小车速度的限制，小车应在距障碍物较远的范围内做出反应，这样才能在顺利绕过障碍物的同时还为下一步转向做准备。
据盲人避障系统设计的要求：通过蓝牙模块及语音模块以语音告知盲人周围障碍物的情况，利用超声波测距原理，由装置在车尾上的探头发送超声波至盲人身上的特殊标记物后反射此声波，计算出车体与盲人间的实际距离。
采用语音模块，使得电子导盲小车在避障的时候时延发出信号转换成音频信号通过蓝牙模块，传输到盲人的蓝牙耳机中，如此电子导盲小车可根据当前所处环境，提示盲人躲避障碍物，盲人需佩戴蓝牙耳机，电子导盲小车可实时探测周围情况然后将时延后的语音传达绐盲人，并做到盲人与电子导盲小车同步，盲人行进速度控制电子导盲小车行进速度。
超声波盲人探路仪的设计
超声波盲人探路仪的设计一、引言二、设计原理盲人探路仪使用超声波传感器来检测前方障碍物的距离，通过发出超声波信号并接收其回波来测量距离。
设备将根据检测到的距离提供声音或震动信号，以帮助盲人避开障碍物。
三、硬件设计1.超声波传感器：使用超声波模块来检测前方的障碍物，该模块通常包括发射和接收超声波的传感器。
2. 微控制器：使用微控制器来控制传感器的工作，并处理测量到的距离数据。
常见的微控制器包括Arduino和Raspberry Pi。
3.声音/震动模块：根据检测到的距离提供反馈信号，可以使用蜂鸣器来产生声音，或者使用震动模块提供震动信号。
4.电源供应：使用可靠的电源供应来提供设备所需的电能，如电池组或者可充电电池。
四、软件设计1.超声波检测：在软件中编写代码，读取传感器发送和接收的超声波信号，并计算测得的距离。
2.距离判断：根据测得的距离数据，判断是否有障碍物存在，并确定提供怎样的反馈信号。
可以根据需求设定距离阈值，当距离小于该阈值时，触发反馈信号。
3.反馈信号：根据检测到的距离提供相应的反馈信号。
可以使用文本转语音的技术，将距离信息转化为声音信号，通过蜂鸣器播放出来；或者使用震动模块产生不同频率或强度的震动，引导盲人避开障碍物。
4.用户接口：为了方便用户使用，可以在设备上添加按钮或滑动开关，用于开启或关闭探路仪，或调节反馈信号的音量和震动强度。
5.可拓展性：除了基本的超声波探路功能，还可以添加其他功能，如声音导航、地图定位等。
五、结论超声波盲人探路仪是一种简单而有效的辅助性设备，帮助视力受损人士更好地导航和移动。
该设备基于超声波传感技术，通过测量前方障碍物的距离，提供适当的声音或震动反馈。
本文介绍了超声波盲人探路仪的硬件和软件设计原理，并提出了一些可拓展性的改进方向，以满足用户的不同需求。
基于超声波传感器和GPS的多功能导盲杖设计
• 25•基于超声波传感器和GPS的多功能导盲杖具有超声波避障、GPS定位导航、系统语音播报和紧急警报功能。
超声波避障能够有效的识别前方腿部以上不贴合地面的障碍物，GPS导航帮助盲人识别路线安全回家，考虑到盲人外出发生意外和不定项因素我们采用语音播报和紧急警报增加了盲人外出的安全性。
1 系统的功能介绍本项目采用51单片机对整体电路进行控制进行总体控制，利用当盲杖本身的特点，对前方路面的上的障碍物进行识别，通过超声波传感器识别导盲杖无法触碰到的腿部以上不贴合地面的障碍物，当有前方障碍物距离盲人到达设定距离时，语音播报模块将会发出规律短促提示音，距离障碍物越近播报声音越急促，提醒盲人要尽快躲避，与传统导盲杖相比扩大了障碍物可识别的范围。
导盲杖内部GPS模块可以实时定位当前所在位置，导盲杖设有两个开关，当使用者无法识别当前道路时，按下导航按钮即可通过语音模块发出的提示安全回家。
警报按钮按下时，单片机控制蜂鸣器发出警报，帮助盲人遇难时寻求帮助。
基于超声波传感器和GPS的多功能导盲杖设计相对于传统导盲杖功能更加全面，更加2.1 主体80C51芯片80C51控制芯片，其主要目的为驱动各个传感器，发送控制信号以及接收传感器检测的信息，将接受和发送的信号进行运算处理，重复发送接收过程，进而连接各个部分元器件，将功能综合化。
2.2 超声波避障系统超声波避障，主要采用超声波传感器和语音播报系统，超声波传感器将检测的超声波信号转化成电信号发送给51单片机芯片，单片机将接收到的电信号进行比较、处理、运算，通过超声波模块识别的距离发送的不同信号，单片机的内部程序将会对信号进行分类，再发送相应命令给语音播报系统，语音播报系统接收到电信号，控制相应的语音信号发出。
2.3 GPS导航系统GPS导航系统，主要采用WF-NEO-6M GPS模块其特点是高性能、低功耗，通过时间差和速度计算距离进而确定使用者的位置，卫星增强系统（SBAS）进行校正数据减小了误差，其中SBAS （卫星增强系统）是一种GPS增强技术，它利用地面的RIMS（测距和完整性监测站）计算GPS完整性和校正数据，并利用地球同步基于超声波传感器和GPS的多功能导盲杖设计泰山学院物理与电子工程学院 孟 辛 李雪莉图1 基于超声波传感器和GPS的多功能导盲杖设计图智能化、便捷化、安全化，增加了太阳能充电，安全环保，续航时间长，本产品更加保障了盲人出行的安全性，符合新型导盲杖的发展趋势。
基于超声波的盲人导盲系统的设计
基于超声波的盲人导盲系统的设计毛达许;程海玉【摘要】In order to avoid the interference problem receiving equipment appear to use infrared automatic perceived barriers equipment itself actively send the signal, the design of a portable device, the blind when walking to the device worn on the arm, or installed on a crutch, the device can real-time detect whether there exist obstacles within a distance in front. And by the voice system sends reminders, can effectively avoid the blind man hit the barrier and the injuries. Ultrasonic wave has strong direction, energy easy to set in, communication distance, and has certain accuracy, relatively small volume, convenient carrying, low price and other characteristics of the obstacles by using ultrasonic distance measurement positioning, design and implementation of the blind guide device, has a certain practical value.%为了避免使用红外线自动感知障碍设备时出现的接收设备本身主动发送信号的干扰问题，设计一种简易便携装置，盲人在行走时把此装置戴在手臂上，或者安装在拐杖上，该装置能够实时探测前方一段距离内是否有障碍物存在，并由语音系统发出提醒，可以有效地避免盲人撞到障碍物而受伤的情况。
超声波导盲仪设计报告
超声波导盲仪设计报告卢凯（20071001072）沈婷婷（20061001103）李琳（20061001050）一、设计初衷人生活过程中95%的信息是通过视觉获得的。
盲人生活在黑暗的世界中，给工作、生活、社交活动带来了莫大的困难。
如何安全行走, 是盲人生活中最大的问题。
传统的手杖使用起来有诸多不便，导盲犬的训练周期过长且价格较贵，不利于普及。
我们试图利用超声波测距实现导盲的功能，制作出使用方便、价格低廉的导盲仪。
二、功能当超声波发射装置发出的超声波被前方障碍物反射并被接收装置接收时，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。
此时使用者可按下设置的按键，报警响声中断，同时读出障碍物距离。
报警声响起时，电路板上的LED灯会亮起，以提醒路人让路。
我们还加入了菜单选择功能，用两个按键来实现此功能，按第一个键实现选择不同的报警范围（2.5米，2.0米,1.5米,1.0米）测距频率（200um,400um），音乐类型和使用版本的第一级选择，第二个按键实现具体的二级选择。
三、设计原理该装置以 ATmega16单片机作为控制器，利用超声波回声测距的原理测距，用声音报警。
系统的硬件结构如图所示。
该系统基本主要由单片机控制系统、超声波发射电路、接收放大电路、按键控制和声音报警电路。
Atmega16用来控制、协调各部件的工作。
工作时先由单片机控制的振荡源产生信号以驱动超声波传感器，使它发射脉冲。
当第一个超声波脉冲发射后，计数器开始计数，在检测到第一个回波脉冲的瞬间，计数器停止计数，计算出从发射到接收的时间差Δｔ，最终利用Atmega16计算出距障碍物的距离。
所需元器件：Atmega16一片，超声波探头TCT40一对，CD4049一片（1元），NE5532一片（一元），LM311—8一片（一元），BMP5008语音电路一块（35元）,0.5W扬声器一个（3元），四节电池盒一个（三元），四个10K，三个1M，一个5.1K的电阻（每个5分），三个224P，一个104P，一个30P，一个1000P的电容（每个5分）能自动变颜色的LED灯一个（8毛）。
基于超声波的盲人导航系统设计文献综述(毕设)
文献综述课题：基于超声波的盲人导航系统设计姓名：班级：学号：学院：指导老师：盲人导航机器人的发展状况1 前言1.1 选题背景我国是世界上盲人最多的国家，约有500万盲人，占全世界盲人总数的18%。
我国盲人目前的导盲辅助普遍是普通拐杖，随着科技的快速发展，这种落后的导盲辅具已经无法满足现代化生活的需要，盲人发生交通事故的事件也屡屡发生。
因此设计一种基于超声波的盲人导航系统具有十分重要的意义。
1.2 课题背景现代的机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感器技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高技术，集成了多学科的发展成果，代表了高科技的发展前沿，是当前科技研究的热点方向。
而移动机器人是机器人学中的一个重要分支，且随着传感器技术、计算机科学、人工智能及其他相关学科的迅速发展，移动机器人正向着智能化和多样化方向发展，它的应用也越来越广泛，几乎渗透到所有领域。
而在移动机器人相关技术研究中，导航技术是其研究核心，也是移动机器人实现智能化及完全自主的关键技术。
智能作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或是更高的目标。
本设计主要体现多功能小车的智能模式，设计中的理论方案、分析方法及特色与创新点等。
超声波作为智能车避障的一种重要手段，以其避障实现方便，计算简单，易于做到实时控制，测量精度也能达到实用的要求，在未来汽车智能化进程中必将得到广泛应用。
我国作为一个世界大国，在高科技领域也必须占据一席之地，未来汽车的智能化是汽车产业发展必然的，在这种情况下研究超声波在智能车避障上的应用具有深远意义。
2 导航机器人的历程机器人的历史并不算长，1959年美国英格伯格和德沃尔制造出世界上第一台工业机器人，机器人的历史才真正开始。
第一代机器人属于示教再现型,第二代则具备了感觉能力,第三代机器人是智能机器人,它不仅具有感觉能力, 而且还具有独立判断和行动的能力。
基于超声波测距和PSD红外测距的智能语音导盲器
基于超声波测距和PSD红外测距的智能语音导盲器
设计了一种以超声波测距和PSD 红外测距为核心的智能语音导盲器。
利用STC12C5A60S2 单片机循环采样，ISD1700 语音芯片作语音提示，实现导盲提示的功能。
整个导盲装置将放置于使用者头部，其中，超声波探测器探测
方向可随使用者头部指向变化而变化，探测距离为5 m，精确到百分位，通过耳机向使用者报数，实现方向与距离的精确指示。
0 引言
我国是世界上盲人最多的国家，约有900 万视力残疾者，占全世界的盲
人总数的1/5 左右，每年会新增盲人45 万，即约每分钟增加一人。
完全失明的盲人，在行动引导方面遇到了很大的困难。
传统的手杖无法及时地告知盲人前
方障碍物的具体位置。
因此，一种廉价实用的智能导盲器的意义重大。
本文设计了一种以超声波测距和PSD 红外测距为核心的智能语音导盲器。
利用STC12C5A60S2 单片机循环采样，ISD1700 语音芯片作语音提示，实现导盲提示的功能。
本设计着重于解决使用者对前方障碍物的感知，因此本设计的
超声波探测器探测方向，随使用者头部指向变化而变化，与使用者头部指向完
全一致，且探测距离为5 m.通过耳机向使用者报数，精确到百分位，实现方向与距离的精确指示。
1 系统结构
如
2 探测模块
本设计中央探测模块使用超声波探测，其测距原理为超声波装置发射超
声波并接受反射回波，通过两者时间差t，利用公式d=v0t/2 计算距离，d 为超
声波发射装置与障碍物的距离;v0 为声波在介质中传播的速率(。
超声波导盲仪试验设计(杨茗惠、刘泳欣、赖伟东组)
超声波导盲仪实验设计实验人员：杨茗惠（2012161003）、刘泳欣（2012161013）、赖伟东（2012161015）一、实验目的：超声波传播时间容易检测，传播方向型及强度均好，易于控制，故我们组利用超声波测距实现导盲功能，制出导盲仪。
二、测距原理：当超声波发射装置发出的超声波被前方障碍物反射并被接收装置接收时，语音电路根据障碍物距离发出不同的频率的报警声音。
S=v*(t/2)三、超声波发射电路设计：选择超声波发生器类型（TCT40-10F1），超声波发射电路了设计（电路采用推挽形式）。
四、程序设计：//超声波模块显示程序#include <reg52.h> //包括一个52标准内核的头文件#define uchar unsigned char //定义一下方便使用#define uint unsigned int#define ulong unsigned longsbit Tx = P1^3; //产生脉冲引脚sbit Rx = P3^2; //回波引脚uchar code SEG7[10]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90};//数码管0-9 uint distance[4]; //测距接收缓冲区uchar ge,shi,bai,temp,flag,outcomeH,outcomeL,i; //自定义寄存器bit succeed_flag; //测量成功标志//********函数声明void conversion(uint temp_data);void delay_20us();void pai_xu();void main(void) // 主程序{ uint distance_data,a,b;uchar CONT_1;i=0;flag=0;Tx=0; //首先拉低脉冲输入引脚TMOD=0x11; //定时器0，定时器1，16位工作方式TR0=1; //启动定时器0IT0=0; //由高电平变低电平，触发外部中断ET0=1; //打开定时器0中断EX0=0; //关闭外部中断EA=1; //打开总中断0while(1) //程序循环{EA=0;Tx=1;delay_20us();Tx=0; //产生一个20us的脉冲，在Tx引脚while(Rx==0); //等待Rx回波引脚变高电平succeed_flag=0; //清测量成功标志EX0=1; //打开外部中断TH1=0; //定时器1清零TL1=0; //定时器1清零TF1=0; //TR1=1; //启动定时器1EA=1;while(TH1 < 30);//等待测量的结果，周期65.535毫秒（可用中断实现）TR1=0; //关闭定时器1EX0=0; //关闭外部中断if(succeed_flag==1){distance_data=outcomeH; //测量结果的高8位distance_data<<=8; //放入16位的高8位distance_data=distance_data|outcomeL;//与低8位合并成为16位结果数据distance_data*=12;distance_data/=58;}if(succeed_flag==0){distance_data=0;}distance[i]=distance_data; //将测量结果的数据放入缓冲区i++;if(i==3){distance_data=(distance[0]+distance[1]+distance[2]+distance[3])/4;pai_xu();b=distance[1];//distance_data=distance_data;???*-----------------------------------a=distance_data;if(b==a) CONT_1=0;if(b!=a) CONT_1++;if(CONT_1>=3){ CONT_1=0;b=a;conversion(b);}i=0;}}}//***************************************************************//外部中断0，用做判断回波电平INTO_() interrupt 0 // 外部中断是0号{outcomeH =TH1; //取出定时器的值outcomeL =TL1; //取出定时器的值succeed_flag=1; //至成功测量的标志EX0=0; //关闭外部中断}//****************************************************************//定时器0中断,用做显示timer0() interrupt 1 // 定时器0中断是1号{TH0=0xfd; //写入定时器0初始值TL0=0x77;switch(flag){case 0x00:P0=bai; P2=0xf7;flag++;break; // P2=0x7f 1111 0111case 0x01:P0=shi;P2=0xfb;flag++;break; //P2=0xbf 0111 1111case 0x02:P0=ge;P2=0xfd;flag=0;break; // P2=0xdf}}//显示数据转换程序void conversion(uint temp_data){uchar ge_data,shi_data,bai_data ;bai_data=temp_data/100 ;temp_data=temp_data%100; //取余运算shi_data=temp_data/10 ;temp_data=temp_data%10; //取余运算ge_data=temp_data;bai_data=SEG7[bai_data];shi_data=SEG7[shi_data]&0x7f;ge_data =SEG7[ge_data];EA=0;bai = bai_data;shi = shi_data;ge = ge_data ;EA=1;}//******************************************************************void delay_20us(){ uchar bt;for(bt=0;bt<60;bt++);}void pai_xu(){ uint t;if (distance[0]>distance[1]){t=distance[0];distance[0]=distance[1];distance[1]=t;}if(distance[0]>distance[2]){t=distance[2];distance[2]=distance[0];distance[0]=t;}if(distance[1]>distance[2]){t=distance[1];distance[1]=distance[2];distance[2]=t;}}五、本组焊接的电路板：六、发现问题：1、由于自身疏忽，超声波发送和接收装置均接反，已改正。
基于超声波检测与图像处理的导盲仪设计
基于超声波检测与图像处理的导盲仪设计
潘虹;曹晓红;陈江萍;丁颖
【期刊名称】《物联网技术》
【年(卷),期】2024(14)1
【摘要】基于数字图像处理技术和超声波检测技术,提出了穿戴式导盲仪设计方案。
采用嵌入式开发板作为主控单元,在提高导盲仪便携性的同时,减少导盲仪体积和重量。
为解决复杂环境下红绿灯识别较难的问题,采用分类器算法分析红绿灯影像;采
用标记分水岭算法识别盲道边缘特征和纹理特征,以此来对盲道区域进行准确识别
和分割。
最后设计了超声波辅助系统,实时检测道路障碍物信息,并通过语音向用户
发出提醒,以此来帮助用户安全穿越道路。
【总页数】3页(P138-140)
【作者】潘虹;曹晓红;陈江萍;丁颖
【作者单位】陕西服装工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP39
【相关文献】
1.基于超声波的一种语音导盲仪的设计研究
2.基于超声波测距的导盲仪设计研究
3.基于超声波特征信号处理的导盲仪研究
4.基于嵌入式图像处理及路径规划的智能
导盲仪
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时间/ms 4 6.9 8.4 10 14 18.2
峰峰值(平均)/V 2.38 2.02 1.38 1.24 0.82 0.5
利用WolframAlpha进行回归分析有
多径问题
多径问题
多径问题
串扰问题的改善
经过观察和测 量，可知串扰 波形大约持续 4ms，峰峰值 为2.04V
当障碍出现在串扰区域中可知，障碍物的回波峰峰值可达2.6V， 超过串扰峰峰值，因此可使用回波峰峰值和串扰峰峰值之间的某 值作为串扰时间内的阈值，可极大地减小盲区。实际采用了2.2V， 可将盲区缩减至几毫米。
完整电路图
完整硬件实物图
第二级放大后的输出波形
*测试障碍物为天花板
输入到ADC的包络波形
*测试障碍物为天花板
分压点干扰波形
*测试障碍物为天花板
超声测距技术是使用超声波传感器进 行障碍探测的基础，也是影响本设计 导盲效果的关键技术。因此选择正确 高效的测量算法将能更好地实现导盲。
脉冲回波法
到的回声的强度过小，经过单片机的AD采样 后可能无法辨识出回声波形。
1.MSP43OF449单片机模块
此模块是本系统的中心处理模块，所有的数 据都需要通过此模块进行处理。而且此模块 还应该提供超声波发送通道的40KHz的高频 信号激励，同时还必须提供对超声波发送与 接收通道以及驱动声音通道的控制信号。
直流检测 因本设计为手持设备，使用电池，可能 会有直流漂移，因此每次回波检测前都 对直流成分进行采样，而将交流成分和 阈值都看成相对量，具有比较好的灵活 性。
报警输出
报警距离/m 5.2 3 1.2 0+ 0
间隔/s 4 2 0.18 0 0
频率/hz 261 261 522 4176 4772
系统向测量目标发射超声波脉冲然后接收相应的反射 波。MSP430 集成的模拟比较器A 用于检测到达系统 的回声。超声波脉冲从系统到目标然后反射回系统所 需的时间可以由MSP430精确的测量。
本系统没有近距离的测量盲区，能够测量的最 大距离为3M。回声的强度取决于反射物的材 质形状、和尺寸。地毯之类的吸音材料或者反 射面积小于两平方英尺的物体反射能力很弱， 这类目标最大测量范围相对较小。当系统接收
3.接收模块
通过接收探头接 收回来的信号， 经过两级放大电 路后，然后通过 包络检波，以及 电压跟随电路给 单片机的AD模块 采样。
4.报警模块
此模块需要单片机 根据返回的距离数 据产生声音信号。 当障碍物较远时， 发出间隔较长的嘟 声；当障碍物的距 离比较近时，发出 间隔较长的嘟声， 声音的频率根据距 离的长短平滑变化。
• 导盲范围：0~300cm • 测量倾斜角：±20° • 报警音：音调能平滑地随距离的变化而变
化。具体表现在距离越远，音调越低；距 离越近，音调越高。
器件名
MSP430f4 49 CD4049
生产厂商 TI
TI
TL084CN TI
AMS1117 TI
WSA1640H12 扬声器
9V电池
成本分析
功能 单片机
自适应阈值算法补充
在实际测试时发现，本仪器对人等柔软物体的探测不够稳定， 因为柔软物体可吸收大量超声波，导致回波无法超过阈值。 使用补充的峰值检测算法能在一定程度上改善这种问题。 思想是每次阈值检测和峰值检测同时进行，若本次阈值检测 未成功，则看上次阈值检测是否检测到回波，若有，则与本 次峰值检测结果进行对比。如相差不大，则采用本次峰值检 测结果。
功能简介
• 本项目旨在利用超声波测距技术设计一种 新型，轻巧，方便的导盲仪，为盲人提供 导行服务。仪器工作时，由发射探头发出 一定频率的超声波，一旦超声波遇到障碍 物，将被反射回来，由接收探头接收。接 收信号经滤波，放大处理后转换为音频信 号，盲人通过报警间隔和音调的高低即可 很方便地辨别前方存在障碍物以及自己与 障碍物的大致距离。
数量 1
单价（元） 总价（元）
4040ຫໍສະໝຸດ 六非门12
2
单路运算放 1
2
2
大器
线性稳压器 1
2
2
超声波发射/ 1(对)
15
15
接收头
1
3
3
供电
1
4
4
电阻、电容 共计
若干
5
73
超声波发射电源
功能模块图
超声波发射通道
发送模块
MSP430F449单 片机
包接络检波电路 收
放大电路 模 块
超声波接收通道
报警模块
驱动声音通道
具体工作原理
当声波受到尺寸大于其波长的目标物阻挡时就会发 生反射，反射波称为回声。如果声波在介质中传播的 速度是已知的，测量声波从声源到达目标然后返回声 源的时间，声源到目标的距离就可以精确地计算出来。
主 程 序 流 程 图
初始化
直流测量是 否结束
N
Y
;
记录直流分量 报警数据处理
报警逻辑处理
回波检测开始
N
是否超时
Y
回波检测
是否收到回波
Y
报警数据为阈值检测结果
N
N
上次是否收到回波_ Y
报警数据为峰值检测结果
是否超时time
Y
;
关报警
N
为阈值检测结果
测 距 报 警 程 序 流 程 图
相应技术指标
MSP430单片机实验箱
2.发射模块
• 此模块接受单片 机提供的高频 (40kHz)信号激励， 通过功率放大后， 经由超声波换能 器发射中心频率 为40kHz的超声 波。
超声波发射探头
型号 中心频率
声压 灵敏度 方向角 静电容量 工作温度
TC40-16T TC40-16R 40.0±1.0kHz ≥114dB ≥-68dB 60°(-6dB) 2500pF±20% -20~+70℃
障碍
常用的回波检测算法
1．阈值检测法 2．基于互相关函数的时延估计法 3．最小均方自适应时延估计法 4．基于小波变换的方法
超声波的衰减 声波 在 媒 质中传播时，其强度随传播距离 的增加而逐渐减弱的现象，统称为声衰减。 声波的衰减主要分为以下三种主要类型: 吸收衰减 散射衰减 扩散衰减
稳定情况下对木板的测量数据