便携式盲人导引系统

1、便携式盲人导引系统便携式盲人导引系统廖建亚桑亮、陈庆超、韩力、王文娟（电子学院 指导教师：董兴法）1、作品功能- 2 -2、设计原理- 3 -2.1超声波测距原理- 3 -3、硬件电路设计- 5 -3.1电源模块- 5 -3.2超声波模块- 6 -3.3液晶显示模块- 7 -3.4报警模块- 8 -3.5按键还原模块- 9 -3.6单片机模块- 10 -4、软件设计- 12 -4.1软件设计功能图：- 12 -4.2软件设计流程图：- 13 -5、操作及调试- 14 -5.1操作说明- 14 -5.2调试结果- 14 -5.3不足之处- 16 -一、作品功能本作品采用AT89S52单片机在超声

2、波应用的基础上设计一款便携式盲人导引系统。它具有液晶实时显示相关数据，一键还原系统，自动报警等功能。具体功能如下：1. 一键还原：通过按键控个系统自动复位还原，系统自动搜索障碍物。2. 距离实时显示：系统实时在液晶屏上显示系统装置与障碍物的距离。3. 安全等级显示：系统实时在液晶屏上显示安全等级系数。4. 自动报警：当障碍物在危险范围之类时，蜂鸣器自动报警。5. 电池供电：采用9V电池通过稳压转换成5V电压来给系统供电。二、设计原理 根据以上功能介绍，便携式盲人导引系统需要完成系统还原，测试障碍物距离，显示，报警几个功能，因此可分为按键还原模块，显示模块，报警模块，超声波模块，电源模块，单片机

3、模块。系统模块图如图1。图1：系统结构框图（一）超声波测距原理 超声波时序图如图2所示。图2：超声波测距原理单片机只需要给超声波模块输入端一个大于10us的高电平触发信号，该模块内将自动发出8个40KHZ的周期脉冲信号，然后不断的检测回波信号，一旦检测到回波信号后，立即向单片机输出回响信号。回响信号是一段高电平的脉冲信号，高电平长度就是超声波发送到接收的时间。计算公式为：距离=高电平长度*声速/2。发射器发出的超声波以速度在空气中传播，在到达被测物体时被反射返回，由接收器接收，其往返时间为t，由s=vt/2即可算出被测物体的距离。由于超声波也是一种声波，其声速v与温度有关，下表列出了几种不同温

4、度下的声速。在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。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。超声波波速与温度的关系表温度（）-30-20-100102030100声速（ms）313319325323338344349386三、硬件电路设计该系统的硬件电路总的包括电源电路，超声波电路，液晶显示电路，蜂鸣器电路，按键复位电路以及单片机控制电路。（一）电源模块图3：电源模块原理图电源电路将外部的9V电池输入电压，稳压后形成5V供系统使用。系统采用线性稳压芯片LM7805CT，芯片两边接的电容为滤波功能。（二）超声波模块图4：超声波模块当从控制端TX产生至少8个40KHZ的

5、周期电平信号后，并且RX端口开始检测回波。一旦检测到有回波信号，电路将在RX端产生一段高电平脉冲，此高电平就是测量时间，通过测量这段时间来测量障碍物距离。距离=高电平长度*声速/2。（三）液晶显示模块图5：液晶显示模块通过LCD1602液晶来显示相关数据，引脚RS，R/W，分别连在单片机的P2.1,P2.2,P2.3引脚DB0DB7连在单片机的P1.0P1.7，通过调节滑动电阻器R1来改变液晶的对比度。（四）报警模块图6：报警模块模块模块中的SPEAK引脚和单片机的P2.0相连。当SPEAK输出为高电平时，三极管截止，蜂鸣器不发声；当输出为低电平时，三极管导通，蜂鸣器发声。（五）按键还原模块图

6、7：一键还原模块当按键S2按下后，系统自动复位，整个系统重新开始工作。（六）单片机模块图8：单片机系统模块通过单片机AT89S52来控制整个系统工作。单片机系统时钟采用外部晶振12MHZ；P1口用来与液晶模块进行数据传输。P2.1,P2.2,P2.3用来控制液晶模块显示工作；P2.0用来控制报警模块；P3.1,P3.2用来控制超声波模块来发送和接收。图9：作品电路板结构图10：封装后的作品四、软件设计（一）软件设计功能图：系 统 软 件发生警报计算测量距离定时器计时超声波发射液晶显示图11：软件结构图当系统上电或者按键还原后，首先初始化LCD1602显示，其次初始化定时器0寄存器；然后判断发送

7、标志是否有效，有效后开始发送20us的脉冲信号，立即查询是否有回响信号，当超过17ms还没收到信号，将重新发送超声波信号，当检测到回响信号后，立即初始化定时器，即时回响信号长度时间，随后进行相应的计算及判断显示及发声。（二）软件设计流程图： 开始端口，定时器0初始化液晶LCD初始化 发送标志是否为1 N Y发送超声波，延时，启动定时器0Y接收到回响信号 N等待时间大于17ms？=0？NY清计数寄存器 Y回响信号是否结束NY关闭定时器0;计算和显示是否报警?NY 报警图12：程序流程图五、操作及调试（一）操作说明 将电子式智能避障仪的超声波探头对准正前方的障碍物，障碍物的长度尽量在五十厘米左右，

8、障碍物的表面尽量平，超声波探头尽量与障碍物垂直，打开电源，系统自动搜索障碍物，并在液晶上显示。当障碍物的距离为1米之内疚发出警报。这时候的距离越近，报警的频率越高，距离越远报警的频率越低，当离开了障碍物不在危险范围之类，报警声自动关闭。（二）调试结果经过测试，本装置在1m之内有很高的稳定性和精确性，最小距离可为到5cm；在1m2m之内系统将不稳定，不过整体上还是能够稳定的测出数据，最多测到250cm距离，超出这个距离将无法测量。图13：障碍物距离本装置20cm的时候图13：障碍物距离本装置100cm的时候图13：障碍物距离本装置200cm的时候图13：障碍物距离本装置295cm的时候图13：障碍物距离本装置大于300cm或小于5cm的时候（三）