超声波导盲仪设计报告
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。
导盲杖的设计与制作论文
摘要世界上视觉障碍者数量众多，他们只能用60％的感觉来获取信息。
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。
为了解决这一问题，本文模仿蝙蝠的超声应用能力和原理，在研究现有的电子式超声波导盲系统的基础上，应用回声定位原理，通过发送超声波，然后获得并分析障碍物的回波信息，研制了一套超声波导盲系统(导盲杖)。
超声波导盲杖是为视觉障碍者提供环境导引的辅助工具。
它通过超声波传感器对周围环境进行探测，将探测的信息反馈给视觉障碍者，帮助他们视觉信息的缺失。
因而设计一款实用的导盲杖来帮助视觉障碍者是十分重要的。
本设计在分析了导盲辅助工具特点的基础上，确定了超声波导盲杖的总体设计方案，重点阐述了系统的硬件设计和软件设计。
系统采用AT89S51作为主控制器，利用超声测距的原理, 设计了一种超声波导盲装置，可以对盲人前面道路上的障碍物进行距离探测并把障碍物距离信息转换成声音提示, 盲人可以根据提示声音，以达到辅助盲人安全行走的目的。
关键词：导盲系统，A T89S51，超声波目录摘要 (I)1 绪论 (1)1.1研究背景及意义 (1)1.2 导盲杖的整体设计思想 (2)2 导盲杖的整体设计及原理 (4)2.1超声波的概述 (4)2.1.1超声波简介 (4)2.1.2超声波的传播 (5)2.2超声波传感器 (7)2.2.1超声波传感器简介 (7)2.2.2超声波测距的应用 (8)2.3超声波测距原理及实现 (10)2.4测量精度的影响 (11)2.4.1声时的影响 (11)2.4.2超声波频率影响 (12)2.5提高测量精度的措施 (13)3 导盲杖的硬件设计 (14)3.1单片机系统 (14)3.2超声波发射电路 (15)3.3超声波接收电路 (17)3.4语音模块电路 (18)4 导盲杖的软件设计 (20)4.1系统软件设计原理 (20)4.2单片机C语言 (20)4.3系统软件设计框图 (22)5 系统调试与优化 (23)6 总结 (24)致谢 (25)参考文献 (26)附录 (28)1 绪论随着单片机技术的不断成熟和发展，人们对电子产品的需求转移到为人类的生活上来。
超声波导盲手杖障碍检测系统的设计与研究
超声波导盲手杖障碍检测系统的设计与研究摘要：中国是世界上盲人最多的国家，视力受限这一缺陷严重影响着他们的日常生活。
随着科技的进步，超声波探测技术得到迅猛发展。
为了帮助他们克服障碍，出行方便，本文设计了一种智能导盲手杖——超声波障碍检测系统，引导盲人及时避开障碍物，保障盲人的生命安全。
该系统主要包括单片机系统、显示电路及超声波发射接收电路三部分，借助Mutisim软件和编程语言C进行仿真实验。
关键词：超声波探测技术障碍检测系统单片机1.研究背景与意义据国家权威部门统计，中国的盲人数量约有500万，占全世界盲人口的18%。
盲人是社会人群中的单一群体，遭遇着普通人无法想象的困难与挫败。
传统的木制手杖质量较重，不利于盲人的携带；导盲犬,训练时间长，条件需求高，价格高达20-30万，对于生活不富裕的盲人家庭来说，显然无法承担如此昂贵的费用。
即使目前较多导盲产品均融入了电子技术，但仍无法从根本上彻底解决盲人出行的难题。
若能有一种可以及时帮助盲人避开障碍物的智能导盲手杖，可为盲人朋友带来极大的方便。
超声波探测系统是利用超声波在介质中的传播特性实现的非接触式距离探测，具有高性价比、结构简单、成本低廉、适应性强、不容易损坏等优点。
近年来，随着科学技术的快速发展，超声波传感器作为一种新型的工具在各个领域都得到了广阔的发展，将超声波检测技术应用于导盲手杖，有着广阔的市场前景。
2．超声波导盲产品现状世界上已经成功研制的超声波导盲装置主要可以有四类：电子技术类导盲仪、可移动的导盲机器人、可穿戴式导盲仪和智能导盲手杖。
（1）电子技术类导盲仪电子技术类导盲仪的工作原理与超声波雷达系统相似，均是依据超声波发射后，撞击障碍物后被反弹回来的时间、强弱判断障碍物的所在。
该导盲仪的主要缺点是准确性相对较差，消耗时间过长。
（2）可移动的导盲机器人导盲机器人往往是预先设定路线，准确判断障碍物的所在，对于一些突发事件，可能无法准确判断，存在一定的安全隐患。
基于超声波测距仪的导盲仪设计
数量 1
单价（元） 总价（元）
40
40
六非门
1
2
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
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
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。
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。
超声波导盲仪及语音提示系统开题报告
毕业设计（论文）开题报告1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写不少于1000字左右的文献综述：本课题研究的是超声波盲人导航及语音提示系统的设计，当有视力障碍的人外出行走，手持本装置，通过前端超声波发送和接收模块对障碍物进行测距，由单片机处理数据，再由串行通信传送给语音芯片D/A转换后，由功放放大，通过扬声器或耳机发声。
此外，超声所测距离也通过液晶显示出来，供视力正常者检测。
目前，国内外带语音提示的导盲器是由超声波探测器获取数据，经单片机处理后将数据发送给语音提醒器，然后驱动语音芯片提醒。
但是这种导盲器是通过不同音量、音调、节奏的提示音或者是误差较大的分段式语音提示对盲人进行提醒，只能使盲人对障碍物的距离有个大概的判断，并且消耗了盲人的大量精力，容易造成错误判断。
为了克服现有的语音提示导盲器不能提供障碍物精确距离的不足，本实用新型提供一种语音提示导盲器，该语音提示导盲器能够实时提供障碍物的精确距离。
中国是世界盲人最多的国家，目前约有500万盲人，占世界盲人总数的18%，低视力者600多万。
盲人出行的问题是一个不可忽视的社会问题。
目前，盲人的出行主要依靠盲道、手杖。
而超声波盲人导航系统则能够更好地识别障碍物物以及其所在的距离。
此系统的目的旨在提供一种方便盲人出行的导航系统，解决现有的盲人导航系统不够准确安全的为盲人导航的问题。
(1)历史发展：盲人导航设备在历史上大致经历了以下几个过程：拐棍或手杖、盲道砖、导盲犬和电子导盲系统。
导盲棍可以在盲人外出时起到安全警示作用，帮助盲人出行。
而新式的导盲棍可以装上各类感应器，用来检测路面上有没有水、障碍物或者有没有坑，棍上还可以安装一个夜间发光的灯，它在白天可以自动接收太阳能进行充电。
盲道砖以及盲人通道是现代化社会中常用的盲人帮助设施。
是专门为盲人设计的地砖，防止盲人走错道路，摔倒时防止摔伤。
盲道砖是按照国际残联的有关标准制造的,设计优良,具有灵敏的触觉感，耐强腐蚀，耐损耗性和长寿命等特征。
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。
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。
超声波导盲器
超声波导盲器的设计1 引言盲人在独自行走时主要依靠导盲装置。
最简单常用的装置是普通的手杖，用它在地面上敲击，可帮助盲人发现0.5米以内的障碍物。
它的主要缺点是不能发现较远一点的障碍物以及空中突出的障碍物。
例如，在相当于头部、胸的位置悬挂或突出的物体。
另外，盲人还可以利用导盲犬带路，但是不易训练且成本较高。
为了更好的帮助盲人行走, 许多国家都研究和生产了各种电子导盲装置，但大多成本较高，如各类导盲机器人及其它电子装置。
本文提出了一种用单片机开发的超声波导盲装置的设计方案，它具有低成本、实用和精确的特点。
2 导盲装置的功能设计及系统组成导盲装置主要由超声波探头、单片机以及测控及处理电路、按键、蜂鸣器等组成，可以放在包中，或安装在帽子上、手杖中。
导盲装置有三个按钮，分别是电源开关、远距、近距控制按钮，还有一个音量调节旋纽。
该装置使用电池，电源开关可控制系统通、断电，不用的时候关掉电源，节省电能。
使用时，超声波探头方向指向探测方向，当前方有障碍物时，在一定距离内喇叭会发出报警声并随着向障碍物的接近频率逐渐升高，起到提示作用。
远距、近距、控制按钮可用来控制报警的距离，通电时初始报警距离为2米，按远距控制按钮可将初始报警距离设为5米，按近距控制按钮可将初始报警距离设为1米，报警声音音量可用音量调节旋纽调节，有耳机插孔，可以接耳机。
该装置是以AT89C51单片机作为控制器，利用超声波回声测距的原理测距，用蜂鸣器进行声音报警。
系统的硬件结构框图如图1所示。
该系统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。
AT89C51单片机是整个系统的核心部件，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40K Hz频率的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，最终利用单片机计算出距障碍物的距离，并根据远距、近距控制按钮设定的测距值进行报警指示。
基于GPS的智能导盲仪设计报告
基于GPS的智能导盲仪摘要：以ATmega16 单片机作为主控制器, 设计了一种基于超声波、红外测距原理和GPS定位的多功能智能导盲仪。
此系统包括超声波测距、红外测距、语音提示、电子罗盘、GPS定位等部分, 采用超声波和红外传感器探测障碍物, 采用电子罗盘检测行走方向, GPS精确定位，并将障碍物信息和方向信息以语音的方式提示给盲人,达到导盲作用。
关键字：智能导盲、单片机、 GPS定位、电子罗盘、超声波测距1.引言据国家权威部门统计，中国目前约有500万盲人，占世界盲人总数的18%，每年约有45万人失明，这意味着几乎每分钟就会出现一例新的盲人。
预计到2020年，中国盲人人数将达到2000万。
盲人由于受到视力限制，出行十分不便，危险系数很高。
传统的导盲手段有手杖、导盲犬。
手杖导盲简单、方便、成本低, 但可靠性不高, 容易忽略一些障碍物；导盲犬成本高，且使用不方便。
导盲机器人只能在平坦路面使用。
基于GPS的智能导盲仪它能够帮助盲人在无需专人陪伴的情况下，独立外出行走。
本系统具有智能化、功能强大、性能可靠、携带方便、操作简单等特点。
2．系统功能与总体设计系统采用ATMEL公司生产的高性能单片机ATmega16单片机作为主控制器, 包含了超声波测距系统、红外测距系统、语音播报系统、电子罗盘系统、GPS精确定位系统等。
其中采用超声波传感器检测正前方和空中障碍物, 采用红外传感器检测路面上的低矮障碍物。
当检测到障碍时, 单片机将控制语音芯片, 实时播报障碍信息。
系统还融入了GPS定位系统和电子罗盘传感器来获得盲人行走的方向, 盲人可以通过按键来触发系统语音播报行走的方向信息。
系统原理结构框图如图1.1所示。
图1.1 系统原理结构框图3.系统单元电路设计3.1 测距单元本单元由超声波测距模块和红外测距模块组成，其中采用超声波传感器检测正前方和空中障碍物, 采用红外传感器检测路面上的低矮障碍物。
其机构框图如图3.1所示。
超声波盲人探路仪的设计
超声波盲人探路仪的设计摘要本文设计一种由74LS04反相器和CX20106搭接电路实现了超声波的发射与接收。
采用超声波发射与接受等技术，设计出盲人外出行走所需要提醒绕过前方障碍物的一种超声波探测器。
只需将超声波盲人探路器安装在盲人的拐杖上，当盲人在走路时前面有障碍物，拐杖上的盲人探路器就会发出报警声，因此起到提示的作用小心绕行。
并能语音播报离障碍物的距离，让盲人能够了解障碍物离自己的距离。
这种超声波盲人探路器使用方便可靠且价格低廉，适合盲人和老人夜间走路,能有效防止事故的发生, 盲人在外出时都会带一根拐杖来探路，以躲避障碍。
由于拐杖不可能太长，探测范围十分有限，利用超声波探测原理组成一个微型探测器并组装在拐杖手柄内，不仅可以提高探测效果和探测距离，而且使用十分方便。
【关键词】89C52 ;单片机；74LS04反相器CX20106电路；超声波的发射与接收；NY3P065AP8；语音芯片THE DESIGN OF THE ULTRASONIC BLIND LIGHTING APPARATUSAbstractIn this paper, the design of a 74LS04 inverter and CX20106 lap circuit achieves ultrasonic transmitter and receiver. Emitting and receiving ultrasonic technology, designed to remind the blind need to walk out in front of obstacles to bypass an ultrasonic detector. Just ultrasonic blind Pathfinder mounted on the blind cane, when there is an obstacle in front of the blind in walking, the blind Pathfinder crutches will sound an alarm on, and therefore play a role in prompting caution bypass. And can voice broadcast from the obstacle distance from obstacles so that blind people can understand their distance. This ultrasonic blind Pathfinder is reliable and easy to use and inexpensive, for the blind and the elderly to walk at night, can effectively prevent the occurrence of the accident, when the blind will go to Pathfinder with a crutch to avoid obstacles. Since crutches not be too long, the detection range is very limited, using ultrasonic detection principle to form a micro-probe and assembled in the cane handle, not only can improve the detection performance and detection range, and easy to use.【Keywords】89C52; SCM; 74LS04 CX20106 inverter circuit; ultrasonic transmitter and receiver; NY3P065AP8; voice chip目录摘要 (I)Abstract.......................................................................................................................................................... I I 目录 ............................................................................................................................................................ - 0 -第1章前言 .................................................................................................................................... - 1 -1.1系统开发背景..................................................................................................................... - 1 -1.2系统开发意义..................................................................................................................... - 1 -1.3设计目的............................................................................................................................. - 1 -第2章系统硬件电路的设计......................................................................................................... - 2 -2.1 主控芯片电路设计.................................................................................................................... - 2 -2.2 超声波测距电路设计................................................................................................................ - 3 -2.2.1 超声波发射电路设计............................................................................................................... - 4 -2.3 语音播报电路的设计.................................................................................................................. - 5 -2.4 蜂鸣器提醒电路的设计............................................................................................................ - 6 -第3章系统软件程序设计............................................................................................................. - 7 -3.1 超声波程序设计.......................................................................................................................... - 8 -3.2 语音播报程序设计...................................................................................................................... - 9 -3.3 蜂鸣器程序设计........................................................................................................................ - 10 -总结 ........................................................................................................................................................ - 11 -参考文献 .................................................................................................................................................. - 12 -附录 A ........................................................................................................................................................ - 0 -附录 B ........................................................................................................................................................ - 0 -致谢 ........................................................................................................................................................ - 5 -第1章前言1.1 系统开发背景蝙蝠能在完全黑暗中，以极快的速度精确地飞翔，从不会同前方的物体相撞，蝙蝠在飞行时，喉内产生并能从通过口腔发出人耳听不到的超声波，当遇到食物或障碍物时，超声波会反射回来，蝙蝠用两耳接受物体的反射波，并据此确定该物体的位置，并可从两耳分别接受到回波间的差别，来辨别物体的远近、形状及性质，蝙蝠在空中能利用超声波来“导航”，就能迅速准确捕捉飞虫。
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。
超声波电子导盲仪_二等奖
超声波电子导盲仪_二等奖参赛队伍编号:作品名称:第二届福建地区“盛群杯”大学生单片机应用设计竞赛技术报告书参赛队伍编号: 080252作品名称: 超声波电子导盲仪提交日期: 2008年5月8日一、摘要超声波电子导盲仪应用超声波电位原理，神经元网络模式识原理。
由若干个探头探测物体的位置且将物体的位置信息送由单片机处理。
经模式识别后反馈给使用者。
使使用者能及时准确地避让或做出相关动作。
将最新科技运用于导盲仪，让使用者更多的感受到科技的关怀。
二、作品介绍人类通过眼睛获取的视觉信息量大约占大脑获取信息总量的大83%，也就是说对于外界的事物，绝大部分我们是通过视觉来了解的。
而我国共有盲人约877万，是世界上盲人最多的国家。
盲人生活在黑暗的世界里，在生活、工作和社交活动中都存在着诸多的困难，因而就需要我们给予更多的关心与帮助。
然而如何能安全的行走，就是盲人在生活中遇到的一个最基本也最重要的问题。
传统的盲杖虽然普及率较高，但在训练上需要花费一定的时间才能使盲人正常安全的外出行走;导盲犬价格昂贵，并且训练周期长，在普及方面有一定的困难。
鉴于以上的问题，在征求了导师的意见之后，我们决定以超声波电子导盲仪作为我们参赛的项目。
利用所学的专业知识，希望能够为盲胞们提供一点帮助。
该超声波导盲仪具备以下功能:, 应用超声波系统获得障碍物的方位信息以及移动状态。
, 将获得的信息通过声音的形式传达给使用者，比如障碍物的位置、移动速度、移动方向等等我们将利用所学的专业知识，查阅相关技术资料，在导师的指导下，培养独立思考及研发的能力。
通过实践来积累经验，锻炼实际动手的能力。
用我们的实际行动来造福社会～三、工作原理本项目利用超声测距原理，通过单片机控制超声波传感器的发送和接收，并检测发送和接收的时间差，然后再根据这个时间差计算出传感器前方距离，接着再以语音的形式提示盲人同志前方障碍物的位置。
1.超声波超声波简单的说就是音频超过了人类耳朵所能够听到的范围。
多功能导盲仪设计-毕业论文
---文档均为word文档，下载后可直接编辑使用亦可打印---摘要本文介绍的是一款基于STC89C52RC单片机芯片的超声波导盲系统。
该系统利用HC-SR04超声波模块，通过单片机的控制收发超声波，实现对障碍物进行检测，然后利用收发时间差以及超声波在空气中的传播速度，完成对距离的计算，最后通过单片机的一系列处理，将结果反馈给盲人用户。
本文将从该系统设计的理论基础超声波测距原理开始，详细地阐述超声波测距理论基础、HC-SR04超声波模块的使用、DS1302时钟模块的使用、YF017语音模块的使用。
本文还通过利用DS1302时钟模块及YF017语音模块配合单片机的I/O口，为导盲系统添加了诸如按键语音日历、语音报时及语音报距等对于盲人比较友好的功能。
关键词：单片机；超声波测距；导盲仪；DS1302；YF017；HC-SR04；STC89C52RCAbstractThis article describes an ultrasonic blinding system based on the STC89C52RC microcontroller chip. The system uses the HC-SR04 ultrasonic module to send and receive ultrasonic waves through the control of a single-chip microcomputer to detect obstacles, and then uses the time difference between sending and receiving and the propagation speed of ultrasonic waves in the air to complete the calculation of the distance. Finally, it is processed by a series of single-chip microcomputers. Feedback results to blind users.This article will begin with the theoretical basis of the design of the ultrasonic distance measurement principle, detailed description of ultrasonic ranging theoretical basis, the use of HC-SR04 ultrasonic module, the use of DS1302 clock module, the use of YF017 voice module.This article also uses the DS1302 clock module and YF017 voice module in conjunction with the I/O port of the microcontroller to add features such as keypad voice calendar, voice announcement, and voice pitch to the blinding system.Key words: MCU; Ultrasonic distance measurement; Guidance system; DS1302; YF017;HC-SR04; STC89C52RC第一章绪论1.1研究背景根据最新的数据分析：全世界已经拥有接近1亿的盲人群体，这是一个非常巨大的群体，并且盲人群体的数量每年的增长数量也十分惊人，据不完全统计这个数字大约在七八百万左右。
导盲仪课程设计
导盲仪课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解导盲仪的原理，掌握其组成部分及功能。
2. 学生能够了解导盲仪在现实生活中的应用，及其对视障人士的帮助。
3. 学生能够掌握导盲仪的操作方法和使用技巧。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，正确组装和调试导盲仪。
2. 学生能够运用导盲仪进行简单的障碍物探测和路径导航。
3. 学生能够通过小组合作，解决导盲仪在实际使用中遇到的问题。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到科技对弱势群体的关爱和帮助，培养关爱他人的情感。
2. 学生能够积极参与课程学习，养成主动探索和实践的良好习惯。
3. 学生能够体会到团队协作的重要性，增强合作意识。
课程性质：本课程属于科技与实践相结合的课程，旨在培养学生的动手能力、创新意识和关爱他人的情感。
学生特点：六年级学生对新鲜事物充满好奇，具备一定的动手能力和合作意识，但可能对抽象理论知识掌握不足。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，引导他们主动探索、合作学习，实现课程目标。
在教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 导盲仪原理及功能- 理解导盲仪的工作原理，包括超声波、红外线等传感技术。
- 学习导盲仪的主要组成部分及其作用，如传感器、处理器、发声器等。
2. 导盲仪的应用与操作- 探讨导盲仪在生活中的应用场景，如帮助视障人士行走、识别障碍物等。
- 学习导盲仪的操作方法，包括开关、音量调节、模式切换等。
3. 导盲仪组装与调试- 按照教材指导，学习如何组装导盲仪，并了解各个部件的正确连接方式。
- 学习调试导盲仪的方法，确保其正常工作。
4. 实践活动- 设计简单的障碍物探测和路径导航实验，让学生亲身体验导盲仪的使用效果。
- 小组合作，探讨如何解决导盲仪在实际使用中可能遇到的问题。
5. 情感态度培养- 结合导盲仪的实际应用，让学生了解科技对弱势群体的关爱。
- 通过团队合作，培养学生关爱他人、助人为乐的品质。
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。
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检
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转
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技
术
设
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案
电气09-3班
陈博宇
学号：22090243
超声波导盲仪设计报告
一、问题提出
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）。
1．超声波测距原理：
超声波发生器内部结构有两个压电晶片和一个共振板。
当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。
反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波本时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，就成为超声波接收器。
在超声探测电路中，发射端得到输出脉冲为一系列方波，其宽度为发射超声的时间间隔，被测物距离越大，脉冲宽度越大，输出脉冲个数与被测距离成正比。
超声测距大致有以下方法：①取输出脉冲的平均值电压，该电压(其幅值基本固定)与距离成正比，测量电压即可测得距离；②测量输出脉冲的宽度，即发射超声波与接收超声波的时间间隔△t，故被测距离为S=S＝V·△t/2 。
本测量电路采用第二种方案。
由于超声波的声速与温度有关，如果温度变化不大，
则可认为声速基本不变。
如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。
所需公式：
测出发射和接收回波的时间差△t，然后求出距离S。
在速度v已知的情况下，距离S的计算公式如下：
在空气中，常温下超声波的传播速度是340米／秒，但其传播速度V易受空气
中温度、湿度、压强等因素的影响，其中受温度的影响较大，如温度每升高1，
声速增加约0.6米/秒。
因此在测距精度要求很高的情况下，应通过温度补偿的方法对传播速度加以校正。
已知现场环境温度T时，超声波传播速度V的计算公式可近似如下：
声速与温度关系表：
2．硬件系统
(1) 超声波发射电路
单片机PB3端输出的40kHz方波信号一路经一级反向器后送到超声波换能器的一个电极。
另一路经两级反向器后送到超声波换能器的另一个电极。
用这种推挽形式将方波信号加到超声波换能器两端。
可以提高超声波的发射强度。
输出端采用两个反向器并联。
用以提高驱动能力。
此处反相器为CD4049。
(2) 超声波接收电路:
此电路前级采用NE5532构成10000倍放大器，对接收信号进行放大，后级采用LM311-8比较器对接收信号进行调整。
前级R1、C3 和R2、C4分别构成RC滤波电路，滤掉周围的杂波。
LM311-8的第七脚把接收到的信号送到单片机的PD2口。
(3)Mega16使用情况：
PB3接发射电路PD2接接收电路
PD3接按键
PA0-PA5接BMP5008模块的P00-P05
(4) 语音电路：
地址选段放音：将“P0 口功能选择端”接地，将JK2插座的P00—P05 定义为8421编码模
式，可以寻址1-62段内容。
端口接受3.3V电平。
如外部控制单片机采用的是5V供电的单片机，请加电平转换电路或芯片（直
接将5V电平加到5008 板的I/O 口上会损坏主芯片）。
8421 的编码说明如下：
P05 P04 P03 P02 P01 P00 （低电平有效）
0 0 0 0 0 0 停止放音（中断当前段播放）
1 1 1 1 1 1 为无效数据，如放音时，则放完当段语音；不打断原来
的放音状态。
1 1 1 1 1 0 放第一段录音
1 1 1 1 0 1 放第二段录音
1 1 1 1 0 0 放第三段录音。
0 0 0 0 0 1 放第六十二段录音
3 软件系统
设计思想：
利用T0 的CTC模式产生40kHz的方波通过PB3 输出到CD4049的第三脚。
用T1 256分频的T-Clock作为计时基本单位，通过读取TCNT1的值获取时间信息。
利用外部中断INT0捕捉接收电路的信号标志。
通过PD2脚把接收信号送回单片机触发中断。
按键中断通过INT1实现。
通过按键外部中断来控制语音电路是否读出距离。
单片机每过一段时间发送一段超声波，然后等待是否有反射超声波。
如果有则进入中断，否则继续发送。
通过INT2中断进入语音菜单子程序，然后用INT1和INT2两个中断进行功能选择。
测距程序流程图：
主要程序：
四、分工情况（括号内为贡献值）：
卢凯：软件编写及其调试，电路焊接（1/3）
沈婷婷：电路焊接，程序调试（1/3）
李琳：资料查询，材料购买，论文（1/3）
分值平分
五、设计方案
5.4 开始设计
5.10 购买材料
5.17 完成超声波收发电路的设计及焊接
5.20 程序最初版本完成，版本1.0.0
5.22 完成基本硬件，基本功能实现
5.23 重新写入程序后，没有声波发出，随后声波收发电路烧毁，重新开始
5.27 打算利用MAX232驱动超声波发射电路，由于频率过高失败
发现ICCAVR出现BUG，修改程序
杂波太多，计划用LM567选频
5.28 学习使用LM567，并焊接电路
6.1 发现问题出在语音芯片上，开始修改语音芯片控制程序，放弃LM567
6.9 语音芯片彻底坏掉，于是又买了一个新的，发现原来的那个一直存在问题
进展顺利
6.10 重写程序，完成测距和报数功能，程序升级到1.2.0
由于程序问题，必须用看门狗不停地RESET才能精确地测量
6.11 发现干扰太大，查找到原因是连接MCU和收发电路的排线太长，于是把排线去掉，把
三块电路板固定在一起，干扰信号消失
晚上，优化程序，想到了不用看门狗的方法，程序升级到1.3.0
6.12通过设定计时上限和在适当的时候关闭外部中断,解决几个报数时的BUG，并写入两段音乐
6.13 利用INT2中断，完成语音菜单功能，程序最终升级到2.1.3。