智能导盲杖的制作方法

本发明属于电子技术领域，涉及一种用于探测前方障碍物并提示大致方向和距离的超声波测距式智能盲用杖，特别是一种智能导盲杖的制备方法。

技术背景：

现有的导盲杖是单纯的拐杖，只能靠触碰来探测前方障碍，使用时极其不方便而且探测距离和精确度有限，给盲人独自出行带来很大不便；目前国内盲人用品虽然在种类和数量上有大幅增加，但在一些高端用品如：超声波探路仪等方面几乎还是空白，而国外同类产品也存在种类单一的缺点，而且其高昂的价格并不是一般人能承受的，很难在盲人中普及。归结起来，现有的一些盲人探路器械在其探测范围、精确度、舒适性和实用性上均存在着缺陷；传统拐杖已存在和使用了上千年，但一直没有在功能和技术上有所突破。随着现在盲人用品市场不断扩大，我们有理由为他们研发一种新型的智能化使用方便的探路工具。

技术实现要素：
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本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种将超声波传感器与单片机和语音芯片相结合，自动控制测量与障碍物距离，采集信息经单片机处理后控制语音芯片发出响应提示音的装置。

为实现上述目的，本发明智能导盲杖的电路控制部分主要有超声波发射、接收电路，信号处理电路，测控电路和语音提示电路四部分 组成；通过对超声波发射器发射的超声波脉冲被障碍物反射回来而形成的反射脉冲进行采集，将所采集的信号通过两极放大、音频译码锁相电路后送入单片机，由单片机进行记时和距离计算，单片机将根据计算出结果驱动语音提示电路播报相应数据。

本发明的主体结构包括超声波发射器、超声波接收器、拐杖体、控制电路板、电源、开关、拐杖把和橡胶体等部件，柱形内空式拐杖体顶端横拐处制有拐杖把，底端固连制有软体式橡胶体，在拐杖体和拐杖把对接处制有便于握杖手按动的电源开关；拐杖体采用刚性材料制成内腔为空体式，内腔中安装有控制电路板、电源及超声波发射与接受器件，按电学原理电连通，实现整体控制功能；在拐杖体下端的橡胶体上部与拐杖把拐向相对应方向制有上、下排列的超声波接受器与发射器，并在结构上实现其超声波不受阻的功能；控制电路板根据其控制电路结构原理按常规工艺电连通接成便于在拐杖体内安装和连通的板式结构，实现安全、可靠和稳定的功能。

本发明的控制电路所处理信号的发射与接收由两片超声波传感器实现，单片机为发射超声波的传感器提供时钟脉冲，超声波发射器的发射频率为40KHz，并在一定角度范围(约9度)内发射超声波，经障碍物反射后被超声波接收器采集反射信号送给下一级的信号处理电路。这部分电路主要由两级高频信号放大电路和一个锁相环组成，信号处理后输出一个稳定的高电平信号给单片机INTO端口。单片机记下从发射出超声波到接收到信号这段时间t，算出与障碍物之间距离s；产生中断请求并调用响应程序控制放音电路放音，中断程序执行完后 再进入主程序开始循环探测；盲人可通过耳机收听提示音。

本发明智能导盲杖与传统拐杖技术相比，其功能新、实用性强、电路简单、稳定性好、测量范围大、精度高，针对盲人及弱视人等特殊消费群体，具有一定市场前景。

附图说明：

图1为本发明之整体结构原理示意图。

图2为本发明之测试控制电路结构原理示意图。

具体实施方案：

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步详细说明：

实施例1：

本实施例的主体结构包括超声波发射器1、超声波接收器2、拐杖体3、控制电路板4、电源5、开关6、拐杖把7和橡胶体8等部件，柱形内空式拐杖体3的顶端横拐处制有拐杖把7，底端固连制有软体式橡胶体18，在拐杖体3和拐杖把7对接处制有便于握杖手按动的电源开关6；拐杖体3采用刚性材料制成内腔为空体式，内腔中安装有控制电路板4、电源5及超声波发射器1与接受器2，按电学原理电连通，实现整体控制功能；在拐杖体3下端的橡胶体8上部与拐杖把拐向相对应方向制有上、下排列的超声波接受器1与发射器2，并在结构上实现其超声波不受阻的功能；控制电路板4根据其控制电路结构原理按常规工艺电连通接成便于在拐杖体3内安装和连通的板式结构，实现安全、可靠和稳定的功能。

本实施例有超声波传感器(包括发射器和接收器)、放大电路、单 片机、语音芯片等组成的电信号处理电路按电学原理组成以整体装置。其中超声波传感器采用的是UCM40R压电陶瓷传感器，它的工作频率是40KHz，脉冲信号运算放大器采用普通的IC1A和IC1B两级放大后加到IC2。IC2是带有锁相环的音频译码集成块LM567，电容C4决定其锁定带宽，输出端8号管脚有高电平变为低电平，作为中断请求信号送至单片机处理。语音芯片I₂采用ISD1416，其SP+和SP-端节外接扬声器Y，单片机I₁采用实用的8751。

本实施例软件处理程序需要完成的工作有：产生脉冲信号，计算与障碍物之间的距离，判断距离的安全性，选定语音芯片发声信号的地址，可按照常规方法进行编程设计，并按常规工艺将编译后的机器码固化到单片机的存储器当中，采用常规的技术手段即可实现。

本实施例的控制电路按测试控制电学原理图示的参数和标志电连通，除已说明的选用元件参数外，其他电阻、电容等器件的参数为：R1＝R2＝100ΚΩ，R3＝R5＝10ΚΩ，R4＝R6＝R7＝1ΚΩ，R8＝4.7ΚΩ，R9＝10ΚΩ；C1＝C2＝C3＝C4＝C5＝C6＝C7＝C9＝0.1μF，C8＝2.2μF，C10＝C11＝C12＝30μF，C13＝12MHz，C14＝4.7μF；其电源选用干电池或充电电池，其额定电压为5-6V；超声波传感器为对称型，一只作为超声波发射器，一只作为超声波接收器。