实验四——基于超声波传感器的盲人行走探测器

实验四——基于超声波传感器的盲人行走探测器

一．设计要求

（1）探测距离：0～5m（能根据距离障碍物远近发出不同声响报警）；（2）探测前端物体高度：距地最低≤10cm，悬空吊挂距地≥2m；

（3）探测前端物体探测角度：≥60度。

二．电路设计方框图：

三．电路设计图

图1 传感器设计图

图2 超声波测距电路

四．软件设计流程图

五．电路设计原理

1.各单元电路原理

（1）工作时单片机控制发送超声波，探测前方是否有障碍物，并接收反射回超声波传感器的信息。根据上下两个传感器传回的不同信息计算障碍物据两个传感器的距离，从而确定其方位。使用者需将两个传感器别在衣物的两个地方，比如肩头和膝盖处，两个传感器之间的距离要适当远，这样得到的距离才准确。为了区分两个传感器的信息，发送两种不同波长的超声波。

（2）具体来看，40KHZ的超声波脉冲信号由单片机的P1.0口输出。由于其电流十分有限，所能提供的功率无法满足超声波传感器发射所需要求，因此设计时在输出端接上一个由比较器LM311构成的比较电路来驱动超声波发射头。发射出的超声波遇到障碍物反射回来，超声波传感器接收头接收。在设计硬件电路时，需注意保证超声波接收器与发射器相互对应，否则会影响超声波的接收效果。由于经过反射后的信号较弱，单片机接收后难以进行判断，因此需要设计放大电路对接收到的正弦信号进行放大。本系统采用集成运放实现，选用低通滤波放大器INAI 11对反射回来的超声波信号进行放大并且滤除部分干扰信号，得到的信号送人单片机内部进行信号处理．由单片机通过声波传输时间计算障碍物的距离。

五．仪器选择原理

1.传感器选择

1. 选用超声波传感器。超声波传感器不断发送超声波，在发送的同时开始计时．发射波在空气中遇到障碍物后反射回来．超声波接收头收到反射信号后．随即停止计时。利用记录下的发射和接收信号时间羞t．便可获得障碍物的距离．其计算公式为：S=C*t／2。声波在空气中的传播速率c的计算公式：C=331.4√(1+T/273)m/s，其中T为摄氏温度。

2.单片机选择

MSP430是德州仪器公司开发的一类具有16位总线的带FLASH的单片机,由于其性价比和集成度高,受到广大技术开发人员的青睐。

3.语音提醒电路选择

语音提醒电路采用模拟声电路KD56022。该电路采用3V电源，低电平触发。电路中采用3V DW将6V电源变为3V，供语言电路使用。该电路可根据路况的不同提醒使用者障碍的位置及距离。