- 相關(guān)推薦
新型光電智能導(dǎo)盲器
論文導(dǎo)讀：激光測(cè)距技術(shù)：激光測(cè)距技術(shù)與一般測(cè)距技術(shù)相比。單片機(jī)控制技術(shù)：?jiǎn)纹瑱C(jī)體積小。蜂鳴器語(yǔ)音輸出技術(shù)：蜂鳴器反應(yīng)快。激光測(cè)距，新型光電智能導(dǎo)盲器。
關(guān)鍵詞：激光測(cè)距，單片機(jī)，蜂鳴器
1、研究?jī)?nèi)容
殘疾人是社會(huì)中最主要的弱勢(shì)群體，他們要面對(duì)更多的困難和壓力。論文發(fā)表，激光測(cè)距。隨著2008年奧運(yùn)會(huì)、殘奧會(huì)的成功舉辦，政府越來(lái)越關(guān)注弱勢(shì)群體，給予盲人的關(guān)懷也越來(lái)越多，這也使助盲成為現(xiàn)在社會(huì)的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。
目前市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)一些導(dǎo)盲類(lèi)產(chǎn)品，例如盲杖、導(dǎo)盲犬等，但是因?yàn)榉N種原因，這些產(chǎn)品并不能有效的幫助盲人導(dǎo)盲。比如，導(dǎo)盲犬由于訓(xùn)練困難，價(jià)格昂貴，一直不能被推廣普及。可見(jiàn)，如何實(shí)現(xiàn)更好的導(dǎo)盲依然是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。
由此，我們想要設(shè)計(jì)出一個(gè)“新型智能導(dǎo)盲器”，使之能夠有效作為盲人的導(dǎo)盲器材，克服傳統(tǒng)導(dǎo)盲器件價(jià)格較高，使用不方便，使用范圍有限等缺點(diǎn)。
而隨著時(shí)代的發(fā)展，光電技術(shù)特別是光電探測(cè)技術(shù)，光信息處理技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)遍及現(xiàn)代生活的各個(gè)領(lǐng)域。尤其是光機(jī)電一體化系統(tǒng)，模塊很小，工作性能很高。基于此，我們想設(shè)計(jì)出“光電智能導(dǎo)盲器”，以便快速，準(zhǔn)確，實(shí)時(shí)的幫助盲人了解周?chē)膶?shí)際情況，更好的服務(wù)廣大盲人群眾。
2、研究方案
為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、快速定位障礙物的目的，我們提出了 “光電智能手持導(dǎo)盲儀”。盲人通過(guò)使用此設(shè)備可以知道周?chē)矬w的分布情況，可以獲得一個(gè)周?chē)h(huán)境的大概的距離遠(yuǎn)近的輪廓圖。我們主要應(yīng)用以下兩種技術(shù)：
一、激光測(cè)距技術(shù)：激光測(cè)距技術(shù)與一般測(cè)距技術(shù)相比，具有操作方便、系統(tǒng)簡(jiǎn)單以及白天和夜晚都可以工作的優(yōu)點(diǎn)。論文發(fā)表，激光測(cè)距。此外，與雷達(dá)測(cè)距、微波測(cè)距相比，激光測(cè)距具有良好的抗干擾性和較高的精度，以及更快的反應(yīng)速度。
二、單片機(jī)控制技術(shù)：?jiǎn)纹瑱C(jī)體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，成本低廉，可以實(shí)現(xiàn)一般的控制功能。而且單片機(jī)比專(zhuān)用處理器更適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)代人類(lèi)生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會(huì)集成有單片機(jī)。
三、蜂鳴器語(yǔ)音輸出技術(shù)：蜂鳴器反應(yīng)快，聲音變頻速度快，距離越近頻率越高，便于快速給盲人用戶提示，同時(shí)蜂鳴器聲音也給周?chē)腥艘欢ň妗?/p>
根據(jù)以上三種關(guān)鍵技術(shù)，我們提出的主要設(shè)計(jì)思路如下：
整個(gè)導(dǎo)盲儀通過(guò)激光測(cè)距模塊測(cè)距，蜂鳴器報(bào)警，起到導(dǎo)盲作用。
在導(dǎo)盲儀上，嵌入一個(gè)單片機(jī)控制模塊，作為整個(gè)裝置的核心。在單片機(jī)的旁邊固定一個(gè)蜂鳴器，蜂鳴器可以發(fā)出聲音。論文發(fā)表，激光測(cè)距。導(dǎo)盲儀前端安置一個(gè)激光探頭和一塊接收板。在導(dǎo)盲儀上則安裝一個(gè)開(kāi)關(guān)，控制導(dǎo)盲儀的工作。
根據(jù)激光測(cè)距儀的原理，激光器發(fā)射頭發(fā)出激光束，遇到障礙物后反射到達(dá)導(dǎo)盲儀前端的接收板，接收板上裝有光電探測(cè)器。障礙物表面漫反射的光信號(hào)經(jīng)過(guò)光電探測(cè)器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，再經(jīng)過(guò)濾波，放大，整合，A/D轉(zhuǎn)換，傳送給單片機(jī)。經(jīng)過(guò)單片機(jī)分析處理后，根據(jù)激光往返時(shí)間算出的距離輸出不同的指令，如果在報(bào)警距離以內(nèi)，單片機(jī)便會(huì)發(fā)出控制信號(hào)，即高電平到蜂鳴器，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出不同頻率的提示音，使盲人通過(guò)蜂鳴器的聲音提示躲避障礙物，方便盲人出行。
導(dǎo)盲儀通過(guò)盲人的手動(dòng)掃描，給盲人提供不同方位的障礙物信息。
3、技術(shù)路線及可行性分析
本作品主要包括：激光測(cè)距技術(shù)，光電檢測(cè)技術(shù)，單片機(jī)控制技術(shù)，語(yǔ)音輸出技術(shù)。
技術(shù)路線主要從光電技術(shù)，控制技術(shù)，電路設(shè)計(jì)技術(shù)三方面分析。
光電技術(shù)：主要是激光測(cè)距技術(shù)和光電檢測(cè)技術(shù)。目前，激光測(cè)距技術(shù)已經(jīng)十分成熟，獨(dú)立的激光測(cè)距儀已經(jīng)十分普遍。仿照成型的激光測(cè)距儀，設(shè)計(jì)制作出我們需要的激光測(cè)距模塊。
針對(duì)我們的需要，我們采用短脈沖高頻率激光測(cè)距技術(shù)。脈沖式激光測(cè)距是基于對(duì)光波在本機(jī)與目標(biāo)間渡越時(shí)間的計(jì)量來(lái)感知目標(biāo)距離，屬于“時(shí)基法”測(cè)距，其優(yōu)點(diǎn)是操作方便、系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，滿足設(shè)計(jì)要求。
單片機(jī)下達(dá)測(cè)距指令后由激光器發(fā)出脈沖激光，經(jīng)擴(kuò)束準(zhǔn)直的光學(xué)系統(tǒng)后通過(guò)指示與穩(wěn)定系統(tǒng)導(dǎo)向穿越大氣層射向目標(biāo)。光學(xué)系統(tǒng)一般是望遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)，為的是減少出射光束的發(fā)散角，以提高光能面密度，增大工作距離，還可以減少背景和周?chē)悄繕?biāo)物的干擾。指示與穩(wěn)定系統(tǒng)，帶有瞄準(zhǔn)鏡和方向機(jī)構(gòu)，用以對(duì)準(zhǔn)盲人需要探測(cè)的方位，提供目標(biāo)角方位信息。圖中的傳感器，可提供目標(biāo)方位和俯仰角。激光束離開(kāi)本機(jī)的同時(shí)，從發(fā)射光束中取出參考脈沖信號(hào)，參考信號(hào)通過(guò)光電探測(cè)器，變成電脈沖，這個(gè)電脈沖經(jīng)濾光、放大、整形后送入單片機(jī)，通過(guò)單片機(jī)控制，啟動(dòng)數(shù)字式測(cè)距計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)；到達(dá)目標(biāo)的激光束有一部分被表面漫反射回到測(cè)距機(jī)；經(jīng)接收物鏡和窄帶光學(xué)濾波器再次到達(dá)探測(cè)器，窄帶光學(xué)濾波器的主要作用是充分利用激光優(yōu)良的單色性，提高系統(tǒng)的信噪比；光探測(cè)器再次將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后將電信號(hào)送往放大器和匹配濾波器，這是因?yàn)閺墓怆娞綔y(cè)器出來(lái)的信號(hào)不足以推動(dòng)電路工作。處理后的信號(hào)進(jìn)入比較器進(jìn)行比較；比較器的輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)測(cè)距計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)停止，單片機(jī)接收距離信息。論文發(fā)表，激光測(cè)距。根據(jù)距離信息，單片機(jī)決定是否驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出聲音。
單片機(jī)控制：?jiǎn)纹瑱C(jī)是整個(gè)裝置的控制核心，所有的控制功能通過(guò)寫(xiě)入單片機(jī)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。論文發(fā)表，激光測(cè)距。單片機(jī)要能接收兩次電信號(hào)，根據(jù)激光測(cè)距的距離信息，進(jìn)行分析判斷。論文發(fā)表，激光測(cè)距。在設(shè)定的允許范圍以外，不發(fā)出控制信號(hào)，如果一旦低于預(yù)先設(shè)定的范圍，則發(fā)出控制信號(hào)，控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出聲音。根據(jù)單片機(jī)接收到的距離信息，單片機(jī)發(fā)出不同的電壓控制信號(hào)，蜂鳴器據(jù)此發(fā)出不同頻率的聲音。
電路設(shè)計(jì)：信號(hào)處理電路包括光電信號(hào)處理電路和聲音輸出電路。整個(gè)電路中單片機(jī)、探頭、光電傳感器和蜂鳴器是主體，激光探頭發(fā)射和接收板接收光信號(hào)，經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換，濾波，放大，A/D轉(zhuǎn)換之后，反饋到單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理，最后通過(guò)電路控制蜂鳴器輸出聲音信號(hào)。蜂鳴器反應(yīng)快，聲音變頻速度快，根據(jù)單片機(jī)發(fā)出不同的電平信號(hào)，發(fā)出不同頻率間隔的提示音。
4、特色與創(chuàng)新點(diǎn)
1、利用激光測(cè)距技術(shù)，快速，準(zhǔn)確的測(cè)量障礙物的距離；并根據(jù)距離信息，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的控制；
2、手持導(dǎo)盲儀使用方便，探測(cè)靈活，可用于高低地勢(shì)探測(cè)，障礙報(bào)警；
3、利用蜂鳴器的聲音頻率提示障礙物距離遠(yuǎn)近，便于盲人判斷；
4、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，方便攜帶，可擴(kuò)展性強(qiáng)，可長(zhǎng)時(shí)間使用。
5、參考資料
[1]王永仲，現(xiàn)代軍事光學(xué)技術(shù)[M]，北京：科學(xué)出版社，2003。
[2]何俊發(fā)，王紅霞，劉曉彬，激光測(cè)距新方法研究[J]，應(yīng)用激光，2003，23(5)：299—300。
[3]陳敏，杜小平，一種提高相位激光測(cè)距精確度的方法[J]，現(xiàn)代電子技術(shù)，2005，16：114一l15。
【新型光電智能導(dǎo)盲器】相關(guān)文章：
盲道的作文12-15
文盲心盲作文10-26
盲孩子和他的影子反思06-15
新型玻璃11-06
《草》導(dǎo)學(xué)案03-14
《燈籠》導(dǎo)學(xué)案12-17
人琴俱亡導(dǎo)學(xué)案12-18
《背影》導(dǎo)學(xué)案12-07