专利名称：基于单片机为盲人报路名的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种电子设备的导盲系统，具体是一种基于单片机为盲人报马路路名的系统。
背景技术：
由于现行路牌都是针对没有视觉障碍的人设计的，只要视觉正常的人，基本都能看清路牌上显示的内容。但是对于盲人来说，现行的路牌是不起任何作用的，盲人只能凭借自己的记忆或者感觉来认路。显然，这种认路方法是不可靠的，导致了盲人在出行的时候会经常出现迷路或者认错路的情况，这对他们的出行会带来很大麻烦，甚至会带来危险。目前辅助盲人出行的主要措施是在人行道上铺设盲道；在十字路口的行人交通信号灯上设置发声装置，通过发出不同声音提示盲人交通灯的状态以辅助其过马路等等，但是这些都还不能解决盲人迷路或者认错路的问题。
经对现有技术的文献检索发现，中国专利申请号为200410066207.5，发明名称基于单片机辅助盲人穿越交通路口的系统。该专利自述为一种基于单片机辅助盲人穿越交通路口的系统，用于辅助服务系统领域。包括主机和从机，主机包括单片机系统和无线数传模块，以及行人交通灯状态的读入接口，无线数传模块通过导线与单片机系统建立物理电连接，行人交通灯状态的读入接口通过导线与单片机系统的输入端口相连，从机包括单片机系统和电子指南针传感器以及无线数传模块，无线数传模块通过导线与单片机系统建立物理电连接，电子指南针传感器通过导线和单片机系统相连，主机和从机通过各自的无线数传模块建立公共性无线通信方式，一个主机同时和任意多个从机进行通信。该发明提出的方案改进了现有辅助盲人过马路系统所存在的不足之处。但是，它只解决了辅助盲人过马路的问题，而实际生活中，盲人出行时还经常会出现迷路或者认错路的情况。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于单片机为盲人报路名的系统。使其可以在盲人出行途中，为盲人提供报路名服务，来避免他们迷路或者认错路的危险，从而使盲人能方便、安全、放心地出行，为构建社会主义和谐社会，为社会弱势群体给予我们的关怀和帮助。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括设置在交通路口的主机和盲人随时携带的从机。主机包括第一单片机系统和第一无线数传模块，以及路名信息存储设备，第一无线数传模块通过导线与第一单片机系统建立物理电连接，路名信息存放设备通过导线与第一单片机系统相连；从机包括第二单片机系统、一个精度要求较高的电子指南针传感器、第二无线数传模块和语音信息解码器以及语音输出设备，第二无线数传模块通过导线与第二单片机系统建立物理电连接，电子指南针传感器通过导线和第二单片机系统相连。从机设计成便携式的，供盲人携带，盲人可以携带至各处使用。主机和从机通过各自的无线数传模块建立公共性无线通信，主机和从机通过无线方式进行数据和信息的交换及传输。一个主机可以同时和任意多个从机进行通信，来解决多个盲人同时穿越同一交通路口的情况。主机与交通灯相同，也将24小时连续工作。
所述的主机，还设有修改和保存主机固定朝向值和路名信息的控制部分、天线以及第一电源输入装置。修改和保存主机固定朝向值和路名信息的控制部分通过导线与第一单片机系统的输入端口相连，第一电源输入装置与主机相连接，天线直接设置在无线数传模块的天线插座上。电源输入装置将输入的220伏交流电转换成稳定的低压直流电从其输出口输出，电源输入装置的输出口和主机的单片机系统的电源输入端用导线相连接。
所述的主机，主机通过无线数传模块接收来自从机的问讯信息和盲人和从机朝向值，再通过读取路名信息存储设备中已经存放的路名信息，之后，单片机系统根据所得到的信息和数据，确定该盲人当前面对着的马路的正确路名信息，再通过无线数传模块发送回该从机。
所述的主机固定朝向值是指与主机所连接的行人交通灯的灯面的朝向与正北方向的交角值，范围0-360，此朝向值可以通过电子指南针传感器来测量得到；所述的盲人和从机朝向值是指携带该从机的盲人的正面朝向与正北方向的交角值，范围0-360，此朝向值可以通过电子指南针传感器来测量得到。
所述的从机，当盲人来到交通路口，面向需要查询路名的马路时，启动从机，从机首先通过单片机系统访问电子指南针传感器以得到盲人和从机的朝向值，之后通过无线数传模块将问讯信息和该朝向值发送给该路口的主机，然后，不断访问无线数传模块来等待主机的回复信息，单片机系统将接收到的来自主机的路名信息输入语音信息解码器，将路名信息转换成语音信号，最后通过语音输出设备输出，以告知盲人。
所述的从机，还设有第二天线、第二电源输入装置。从机的供电电源通过导线与第二电源输入装置相连，作为第二电源输入装置的输入源。经过第二电源输入装置的电压转换，分别通过不同的输出口输出较高和较低的两种直流电源供电。第二天线直接设置在第二无线数传模块的天线插座上。
本发明为盲人提供报路名服务，可以避免他们迷路或者认错路，从而使盲人能方便、安全、放心地出行。本发明设计合理、制作简单，准确性较高。而且利用无线通信方式，不会对周边地区产生噪声，每个交通路口只需要一个主机，主机可以在交通路口的任意位置设置(建议设置在行人交通信号灯上，便于系统调试)，设置方便。假如主机没有设置在行人交通信号灯上，主机的固定朝向值的测量方法不受影响，即还是通过电子指南针传感器测量行人交通灯灯面的朝向值与正北方向的交角值，范围0-360。通过本发明，盲人的日常活动范围可以扩大，能便捷、安全、放心的访问城市的更多地方。本发明为盲人提供辅助服务，能更好的与盲道相配合，为盲人解决出行难这一问题。
图1为本发明系统的结构示意图；图2为本发明系统中主机的基本组成示意图；图3为本发明系统中从机的基本组成示意图。
具体实施例方式
如图1所示，本发明包括设置在交通路口的主机1和盲人随时携带的从机2。主机1包括单片机系统3、无线数传模块4和路名信息存储设备5，无线数传模块4和路名信息存储设备5通过导线与单片机系统3建立物理电连接；从机2包括单片机系统7、一个电子指南针传感器8、无线数传模块9、语音信息解码器10和语音输出设备11，无线数传模块9通过导线与单片机系统7建立物理电连接，电子指南针传感器8、语音信息解码器10通过导线和单片机系统7相连，语音信息解码器10同语音输出设备11通过导线连接；主机1和从机2通过各自的无线数传模块建立公共性无线通信方式，通过无线方式进行数据和信息的交换及传输，一个主机1可以同时和任意多个从机2进行通信。
如图2所示，主机1除了包括单片机系统3、无线数传模块4、路名信息存储设备5以外，还包括修改和保存主机固定朝向值和路名信息的控制部分6、天线12和电源输入装置13，修改和保存主机固定朝向值和路名信息的控制部分6通过导线与单片机系统3的输入端口相连，主机1的无线数传模块4通过导线与单片机系统3建立物理电连接，由电源线和信号线两部分连线组成，其中信号线的连线数量和方式取决于单片机系统3控制无线数传模块4的方式；而电源线则通过导线与主机1的电源输入装置13相连接，和单片机系统3使用相同直流输入。天线12直接设置在无线数传模块4的天线插座上。而主机1的供电是这样解决的由于主机需要24小时连续工作，因此需要连续供电。正好，主机1设置在交通路口，可以直接使用交通路口供给交通信号灯的电源，由于此电源是220伏交流电，而主机需要较低的直流电源。因此需要将220伏交流电通过导线连接到主机1的电源输入装置13。电源输入装置13的功能便是将输入的220伏交流电转换成稳定的低压直流电从其输出口输出。只要将电源输入装置13的输出口和主机1的单片机系统3的电源输入端用导线相连接，主机1就可以正常工作。
主机1通过无线数传模块4接收来自从机2的问讯信息和盲人和从机2朝向值，再通过访问路名信息存储设备5读取路名信息，单片机系统3根据所得到的通信信息和数据，确定该盲人当前面对着的马路的正确路名信息，再通过无线数传模块4发送回从机2。在将主机1设置在交通路口之后，要将此交通路口的马路指向与地理正北方向的交角值作为固定参数以及这条马路的路名信息通过修改和保存主机固定朝向值和路名信息控制器6输入主机单片机系统3，作为常量参数，辅助其工作运算。
如图3所示，从机2除了包括单片机系统7、电子指南针传感器8、无线数传模块9、语音信息解码器10和语音输出设备11外，还包括天线14、电源输入装置15，与主机1相类似，从机2的无线数传模块9通过导线与单片机系统7建立物理电连接，由电源线和信号线两部分连线组成。其中信号线的连线数量和方式取决于单片机系统7控制无线数传模块9的方式；而电源线则通过导线与从机2的电源输入装置15相连接，和单片机系统7使用相同直流输入。天线14直接设置在无线数传模块9的天线插座上。从机2的电子指南针传感器8也需要两部分的连线，电源线和信号线其中信号线的连线数量和方式取决于单片机系统7控制电子指南针传感器8的方式，通常可以使用串行通信(RS232)或者I2C总线等方式，导线便和单片机系统7相应的端口相连串行通信方式需要连接RXD、TXD等串行通信端口；I2C总线方式需要连接SCL、SDA等I2C总线端口；而电源线则通过导线与从机2的电源输入装置15相连接，由其直接供电。由于电子指南针传感器8通常需要比单片机系统7高的直流电源供电，因此需要从机2的电源输入装置15能提供两种不同的直流电源输出较低的直流电源供给从机单片机系统7和无线数传模块9，和较高的直流电源供给从机2的电子指南针传感器8。从机2的语音信息解码器10一端与单片机系统7通过通信导线相连接，另一端则与语音输出设备11直接连接。语音信息解码器10接收来自单片机系统7的路名信息，将其转换成(解码)语音信号，再将语音信号传送给语音输出设备11输出。由于从机2设计成便携式，供盲人随身携带，因此整个从机2的电源供电适合选用干电池或可充电电池，便于携带和更换。从机2的供电电源也通过导线与从机2的电源输入装置15相连，作为电源输入装置15的输入源。经过电源输入装置15的电压转换，分别通过不同的输出口输出较高和较低的两种直流电源供电。
当盲人来到交通路口，面向需要查询路名的马路时，启动从机2，从机2首先通过单片机系统7访问电子指南针传感器8以得到盲人和从机2的朝向值，之后通过无线数传模块9将问讯信息和该朝向值发送给该路口的主机1。然后，单片机系统7不断访问无线数传模块9来等待主机1的回复信息，单片机系统7将接收到的来自主机1的路名信息输入语音信息解码器10，将路名信息转换成语音信号，最后通过语音输出设备11输出，以告知盲人。
本发明系统中的主机与从机的组成简单，可直接采用市售商品为组成部分。单片机系统选择范围较广，普通8位或以上的单片机系统都能应用。而且市场上容易购置包括Intel、Philip、AVR等单片机系统。无线数传模块在电子市场或某些专门研制无线通信器件的公司有现成的模块供应，一般提供串行通信接口和可靠发送接收无线编码解码通信协议，可以保证无线通信的保密性、可靠性和准确性。当然，为了降低成本、提高系统整体性能，建议自行研发设计无线数传模块，以整合到主机和从机的单片机系统中，作为单片机系统的一部分来控制。
从机采用的电子指南针传感器有现成的模块供应，主要提供I2C接口100Kbps的传输速率，同时还提供串行通信接口。单片机系统可以通过任意的接口方式访问该模块，读取数据。当然，也可以自行研发电子指南针传感器，将其整合到从机单片机系统中，作为从机单片机系统的一部分，既便于控制，又提高系统性能，降低成本。
从机采用的语音信息解码器一般是由语音控制芯片结合芯片的外围电路构成语音解码模块以及语音输出设备的控制模块两部分，语音控制芯片在电子市场中较为普遍，容易购得。
本发明系统中采用到的其他电子构件均能够在电子市场购置到。
本发明系统中使用的无线数传模块应当工作在国际公共使用频段，便于使用和频率设置，同时由于同频无线电波在空中会相互干扰，因此，在设计本系统主机从机通信的过程中，应当注意这个问题，避免其相互干扰，影响通信。同时，还要考虑到多从机同时与同一主机通信的问题，(解决多个盲人同时穿越同一交通路口的问题)，在设计本发明系统时也需要考虑多从机会产生的同频干扰问题。
权利要求
1.一种基于单片机为盲人报路名的系统，包括设置在交通路口的主机(1)和盲人随时携带的从机(2)，其特征在于，主机(1)包括单片机系统(3)、无线数传模块(4)和路名信息存储设备(5)，无线数传模块(4)和路名信息存储设备(5)通过导线与单片机系统(3)建立物理电连接；从机(2)包括单片机系统(7)、电子指南针传感器(8)、无线数传模块(9)、语音信息解码器(10)和语音输出设备(11)，无线数传模块(9)通过导线与单片机系统(7)建立物理电连接，电子指南针传感器(8)、语音信息解码器(10)通过导线和单片机系统(7)相连，语音信息解码器(10)同语音输出设备(11)通过导线连接，主机(1)和从机(2)通过各自的无线数传模块建立公共性无线通信，通过无线方式进行数据和信息的交换及传输，一个主机(1)能同时和任意多个从机(2)进行通信。
2.根据权利要求1所述的基于单片机为盲人报路名的系统，其特征是，所述的主机(1)，还包括修改和保存主机固定朝向值和路名信息的控制部分(6)、天线(12)和电源输入装置(13)，修改和保存主机固定朝向值和路名信息的控制部分(6)通过导线与单片机系统(3)的输入端口相连，无线数传模块(4)通过导线与单片机系统(3)建立物理电连接，由电源线和信号线两部分连线组成，其中信号线的连线数量和方式取决于单片机系统(3)控制无线数传模块(4)的方式，而电源线则通过导线与电源输入装置(13)相连接，和单片机系统(3)使用相同直流输入，天线(12)直接设置在无线数传模块(4)的天线插座上。
3.根据权利要求1或者2所述的基于单片机为盲人报路名的系统，其特征是，所述的主机(1)，设置在交通路口，直接使用交通路口供给交通信号灯的220伏交流电源，220伏交流电通过导线连接到电源输入装置(13)，电源输入装置(13)将输入的220伏交流电转换成稳定的低压直流电从其输出口输出，电源输入装置(13)的输出口和单片机系统(3)的电源输入端用导线相连接，主机(1)就能正常工作。
4.根据权利要求2所述的基于单片机为盲人报路名的系统，其特征是，所述的主机固定朝向值，是指与主机所连接的行人交通灯的灯面的朝向与正北方向的交角值，范围0-360，此朝向值可以在设置主机的时候通过电子指南针传感器来测量得到。
5.根据权利要求1所述的基于单片机为盲人报路名的系统，其特征是，所述的从机(2)，还包括天线(14)、电源输入装置(15)，与主机(1)相类似，从机(2)的无线数传模块(9)通过导线与单片机系统(7)建立物理电连接，由电源线和信号线两部分连线组成，其中信号线的连线数量和方式取决于单片机系统(7)控制无线数传模块(9)的方式，电源线则通过导线与电源输入装置(15)相连接，和单片机系统(7)使用相同直流输入，天线(14)直接设置在无线数传模块(9)的天线插座上。
6.根据权利要求1或者5所述的基于单片机为盲人报路名的系统，其特征是，从机(2)采用便携式，整个从机(2)的电源选用干电池或可充电电池，从机(2)的供电电源通过导线与电源输入装置(15)相连，作为电源输入装置(15)的输入源，经过电源输入装置(15)的电压转换，分别通过输出口输出较高和较低的两种直流电源供电较低的直流电源供给从机单片机系统(7)和无线数传模块(9)，较高的直流电源供给从机(2)的电子指南针传感器(8)。
7.根据权利要求1所述的基于单片机为盲人报路名的系统，其特征是，电子指南针传感器(8)有两部分的连线，电源线和信号线其中信号线的连线数量和方式取决于单片机系统(7)控制电子指南针传感器(8)的方式，通过导线和单片机系统(7)相应的端口相连；电源线则通过导线与从机(2)的电源输入装置(15)相连接，由其直接供电。
8.根据权利要求1所述的基于单片机为盲人报路名的系统，其特征是，从机(2)的语音信息解码器(10)一端与单片机系统(7)通过通信导线相连接，另一端则与语音输出设备(11)直接连接，语音信息解码器(10)接收来自单片机系统(7)的路名信息，将其转换成语音信号，再将语音信号传送给语音输出设备(11)输出。
9.根据权利要求1所述的基于单片机为盲人报路名的系统，其特征是，当盲人来到交通路口，面向需要查询路名的马路时，启动从机(2)，从机(2)首先通过单片机系统(7)访问电子指南针传感器(8)以得到盲人和从机的朝向值，之后通过无线数传模块(9)将问讯信息和该朝向值发送给该路口的主机(1)，然后，单片机系统(7)不断访问无线数传模块(9)来等待主机(1)的回复信息，单片机系统(7)将接收到的来自主机(1)的路名信息输入语音信息解码器(10)，将路名信息转换成语音信号，最后通过语音输出设备(11)输出，以告知盲人。
10.根据权利要求9所述的基于单片机为盲人报路名的系统，其特征是，所述的盲人和从机朝向值，是指携带该从机的盲人的正面朝向与正北方向的交角值，范围0-360，此朝向值通过电子指南针传感器(8)来测量得到。
全文摘要
一种信息处理技术领域的基于单片机为盲人报马路路名的系统，包括设置在交通路口的主机和盲人随时携带的从机，主机包括第一单片机系统和第一无线数传模块、路名信息存储设备，第一无线数传模块与第一单片机系统建立物理电连接，路名信息存放设备与第一单片机系统相连；从机包括第二单片机系统、电子指南针传感器、第二无线数传模块和语音信息解码器、语音输出设备，第二无线数传模块与第二单片机系统建立物理电连接，电子指南针传感器和第二单片机系统相连。主机和从机通过各自的无线数传模块建立公共性无线通信，主机和从机通过无线方式进行数据和信息的交换及传输。本发明为盲人提供报路名服务，来避免他们迷路或者认错路的危险。
文档编号A61F9/08GK1746935SQ20051002822
公开日2006年3月15日 申请日期2005年7月28日 优先权日2005年7月28日
发明者傅正佳 申请人:上海交通大学