一种多功能智能语音导盲杖

文档序号:27706571发布日期:2021-12-01 09:31阅读:816来源:国知局
一种多功能智能语音导盲杖

1.本实用新型涉及一种多功能智能语音导盲杖。


背景技术:

2.我国盲人数量众多,约500万,居世界第一。盲人出行,往往需要依赖导盲装置来指引路径和探测障碍物,最常用的导盲装置便是导盲杖。传统的导盲杖结构简单、功能单一,早已不能满足盲人的出行需求,并且在盲人独自出行,发生意外(如不慎跌倒)时,若周围没有其他人帮助,盲人朋友便很难独自脱离危险。


技术实现要素:

3.本实用新型是为了解决上述现有技术存在的不足之处,提出一种多功能智能语音导盲杖,以期能通过语音和震动的方式提醒盲人道路情况,并具备报警功能,同时能快速定位到盲人位置,从而提高注意盲人出行的安全性。
4.本实用新型为达到上述实用新型目的,采用如下技术方案:
5.本实用新型一种多功能智能语音导盲杖的特点在于,在导盲杖的正面、左右两侧面分别设置有超声波模块及震动模块;
6.所述主控芯片stc89c52的p2.0引脚和p2.1引脚、p2.2引脚和p2.3引脚、p2.4引脚和p2.5引脚与三个方向上的超声波模块分别相连,用于传输导盲杖在正面、左右两侧面的障碍物距离信息;
7.所述主控芯片stc89c52的p0.4引脚、p0.5引脚和p0.6引脚与三个方向上的震动模块分别相连,用于传输相应方向上的震动信号,以提醒不同方向上的障碍物;
8.所述主控芯片stc89c52的p1.4引脚与感光传感器模块相连,用于接收外界光照强度信息;
9.所述主控芯片stc89c52的p3.4引脚与语音识别模块相连,用于接收盲人的语音信息并进行识别;
10.所述主控芯片stc89c52的p3.3引脚与呼救信号输出指示灯模块相连,用于根据所述呼救信号控制指示灯的亮灭;
11.所述主控芯片stc89c52的p3.2引脚与水位传感器模块相连,用于接收导盲杖周围的积水信号;
12.所述主控芯片stc89c52的p3.7引脚与呼救按键模块相连,用于获取呼救信号;
13.所述主控芯片stc89c52的p1.5引脚与led警示灯模块相连,用于根据所述外界光照强度信息控制led灯的亮灭;
14.所述主控芯片stc89c52的p0.1引脚与蜂鸣器相连,用于根据所识别出的寻找杖指令发出提示音;
15.所述主控芯片stc89c52的p1.7引脚、p1.6引脚与mpu6050传感器模块相连,用于获取导盲杖的位姿信息并判断是否达到触发条件,若达到,则产生呼救信号;
16.所述主控芯片stc89c52的p1.3引脚、p1.2引脚、p1.1引脚、p1.0引脚与isd语音播报模块相连,用于播报所述积水信号;
17.所述主控芯片stc89c52与辅助芯片stm32f103c8t6通过串口相连,用于主控芯片和辅助芯片之间的信号传递;
18.所述辅助芯片stm32f103c8t6的pb6引脚与远程回应取消按键模块相连,用于接收取消报警信息并传递给所述主控芯片stc89c52,以取消led灯亮和停止蜂鸣器工作;
19.呼救信号输出指示灯模块的p3.3引脚与呼救信号输入及供电接口模块的pb12引脚相连,用于传输所述呼救信号;
20.所述辅助芯片stm32f103c8t6的pb11引脚、pb10引脚与gps定位模块相连,用于接收盲人的位置信息;
21.所述辅助芯片stm32f103c8t6的pa2引脚、pa3引脚与wifi模块相连,用于上传所述呼救信号及位置信息至云端服务器,从而传输至紧急联系人的客户端。
22.与现有技术相比,本实用新型的有益效果在于:
23.1、本实用新型兼备导盲杖基本功能的前提下,提出了一种多功能智能语音导盲杖,能够通过gps模块实时定位到盲人位置,并且将位置信息通过云端发送到监护人app,为盲人出行提供了安全保障。
24.2、本实用新型配有姿态传感器,一旦检测到盲人符合跌倒的特征,将自动将报警信息发送至监护人手机端,监护人可根据app提供的位置信息快速赶到盲人身边,帮助盲人。
25.3、本实用新型硬件系统包含主控芯片stc89c52和辅助芯片stm32f103c8t6;单片机自身体积较小,拥有良好的集成度和强大的控制功能,可靠性比较强。单片机在应用时低电压、低能耗,是人们在日常生活中的首要选择,可为生产与研发提供便利。
26.4、本实用新型采用超声波测距方式,响应时间较快,探头磨损、污染等几乎对测试结果没有影响,成本低,探头易安装,工作机理简易,环境适应性好,可以在恶劣的环境中工作。
附图说明
27.图1为本实用新型硬件系统结构示意图。
具体实施方式
28.本实施例中,一种多功能智能语音导盲杖,如图1所示,是在导盲杖的正面、左右两侧面分别设置有超声波模块及震动模块;
29.主控芯片stc89c52是一种低功耗、高性能的cmos8位微控制器,具有8k在系统可编程flash存储器。stc89c52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
30.超声波模块的trig、echo接口分别与主控芯片stc89c52的两个io口相连,一个io口负责发出探测信号,另一个io口负责接收返回的信号,根据时间差和声波在空气中的传输速度计算出距离,用于获取导盲杖在正面、左右两侧面的障碍物距离信息。
31.反馈系统主要通过基于线性马达的震动模块和语音模块来实现,语音播报模块由单片机编程控制,三个方向上的震动模块与主控芯片stc89c52的p0.4引脚、p0.5引脚和
p0.6引脚分别相连,通过上拉电阻和二极管控制单片机引脚电流的大小,最大和最小的工作电流只有60ma和90ma,安全可靠,用于传输相应方向上的震动信号,实现距离障碍物不同位置,马达的震动强度不同,离障碍物越近,震动幅度越大,以提醒不同方向上的障碍物。
32.感光传感器模块与主控芯片stc89c52的p1.4引脚相连,光敏传感器用于接收外界光照强度信息,使天气发生变化或在夜晚时导盲杖自动亮灯,提示路人避让,使盲人的夜晚出行更加安全。
33.主控芯片stc89c52的p1.5引脚与led警示灯模块相连,用于根据由光敏传感器传递而来的外界光照强度信息来控制led灯警示灯的亮灭。
34.水位传感器固定在导盲杖的底部,与主控芯片stc89c52的p3.2引脚相连,用于接收导盲杖周围的积水信号,当盲人行走路径前方有积水存在时,水位传感器接收的积水信号会传递给主控芯片stc89c52,进而通过语音播报模块输出相应语音信息,提醒盲人注意。
35.主控芯片stc89c52的p1.3引脚、p1.2引脚、p1.1引脚、p1.0引脚与isd语音播报模块相连。语音电路采用可存储多段事先录制语音片段的语音芯片电路,也可以随时获取rtc时钟等信息进行合成后再报送给播放系统,驱动发音电路给出对应声音信号,用于播报积水信号;
36.语音识别模块与主控芯片stc89c52的p3.4引脚相连,语音电路自带麦克风端口,用于接收盲人的语音信息并与数据库中存储数据进行比对识别,实时转化为文字信息,通过串口发送给单片机,单片机再和预先约定的控制语句作对比,实现语音智能控制,解决盲人难以操作的难题。
37.主控芯片stc89c52的p0.1引脚与蜂鸣器相连,用于传递根据语音识别模块所识别出的寻找导盲杖指令到主控芯片,进而驱动蜂鸣器,发出提示音;
38.主控芯片stc89c52的p1.7引脚、p1.6引脚与将导盲杖动作中三个轴的加速度数据,角速度数据,角度数据转变为电子信号的mpu6050传感器模块相连,用于获取导盲杖的位姿信息并判断是否达到触发条件。在盲人手持其运动时,通过依附于机械结构中的姿态传感器,采集到导盲杖在x,y,z轴上的内置陀螺仪和加速度计原始数值,然后根据空间向量求和公式,通过嵌入式运动驱动库dmp可以将原始数据,直接转换成四元数输出,从而方便计算出欧拉角,得到yaw、roll和pitch。使用内置的dmp,可以大大简化代码设计,mcu不用进行姿态解算过程,大大降低了mcu的负担,从而有更多的时间去处理其他事件,提高系统实时性。
39.若导盲杖某个方向上的数值变化异常,达到判定摔倒等条件,或是与主控芯片stc89c52的p3.7引脚相连的呼救按键模块下的开关闭合,则可以发送报警提示,产生呼救信号,使与主控芯片stc89c52的p3.3引脚相连的呼救信号输出指示灯亮起,再将信号通过呼救信号输出模块的p3.3引脚和呼救信号输入及供电接口模块的pb12引脚传至辅助芯片,进而驱动wifi模块和gps模块。
40.也使主控芯片stc89c52与辅助芯片stm32f103c8t6通过串口相连,用于在主控芯片和辅助芯片间传递信号;
41.gps定位模块为中科微电子atgm336h

5n系列模块,9.7x10.1尺寸的高性能bds/gnss全星座定位导航模块系列的总称,与辅助芯片stm32f103c8t6的pb11引脚、pb10引脚相连,用于接收盲人的位置信息。该系列模块产品都基于中科微第四代低功耗gnss soc单芯
片—at6558,支持多种卫星导航系统。at6558是一款真正意义的六合一多模卫星导航定位芯片,包含32个跟踪通道,可以同时接收六个卫星导航系统的gnss信号,并且实现联合定位、导航与授时。
42.wifi模块与辅助芯片stm32f103c8t6的pa2引脚、pa3引脚相连,作为数据传输装置实现云数据处理功能,用于上传呼救信号及在云端获取的用户位置信息至云端服务器,从而传输至紧急联系人的客户端,在移动手机端可以查看盲人所在处的经纬度。在移动端用户接收到报警信息后,在与辅助芯片stm32f103c8t6的pb6引脚相连的远程回应取消按键模块作用下,主控芯片stc89c52控制导盲杖上的led不再闪烁,蜂鸣器不再发出声音,提示盲人消息已送达。
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