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新型光電智能導(dǎo)盲器

　　論文導(dǎo)讀：激光測距技術(shù)：激光測距技術(shù)與一般測距技術(shù)相比。單片機(jī)控制技術(shù)：單片機(jī)體積小。蜂鳴器語音輸出技術(shù)：蜂鳴器反應(yīng)快。激光測距，新型光電智能導(dǎo)盲器。

　　關(guān)鍵詞：激光測距，單片機(jī)，蜂鳴器

　　1、研究內(nèi)容

　　殘疾人是社會中最主要的弱勢群體，他們要面對更多的困難和壓力。論文發(fā)表，激光測距。隨著2008年奧運會、殘奧會的成功舉辦，政府越來越關(guān)注弱勢群體，給予盲人的關(guān)懷也越來越多，這也使助盲成為現(xiàn)在社會的一個熱點問題。

　　目前市場上已經(jīng)出現(xiàn)一些導(dǎo)盲類產(chǎn)品，例如盲杖、導(dǎo)盲犬等，但是因為種種原因，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，價格昂貴，一直不能被推廣普及。可見，如何實現(xiàn)更好的導(dǎo)盲依然是一個亟待解決的問題。

　　由此，我們想要設(shè)計出一個“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)盲器件價格較高，使用不方便，使用范圍有限等缺點。

　　而隨著時代的發(fā)展，光電技術(shù)特別是光電探測技術(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�；诖�，我們想設(shè)計出“光電智能導(dǎo)盲器”，以便快速，準(zhǔn)確，實時的幫助盲人了解周圍的實際情況，更好的服務(wù)廣大盲人群眾。

　　2、研究方案

　　為了實現(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”。盲人通過使用此設(shè)備可以知道周圍物體的分布情況，可以獲得一個周圍環(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、激光測距技術(shù)：激光測距技術(shù)與一般測距技術(shù)相比，具有操作方便、系統(tǒng)簡單以及白天和夜晚都可以工作的優(yōu)點。論文發(fā)表，激光測距。此外，與雷達(dá)測距、微波測距相比，激光測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)：單片機(jī)體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)較為簡單，成本低廉，可以實現(xiàn)一般的控制功能。而且單片機(jī)比專用處理器更適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了廣泛的應(yīng)用�，F(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會集成有單片機(jī)。

　　三、蜂鳴器語音輸出技術(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，同時蜂鳴器聲音也給周圍行人一定警告。

　　根據(jù)以上三種關(guān)鍵技術(shù)，我們提出的主要設(shè)計思路如下：

　　整個導(dǎo)盲儀通過激光測距模塊測距，蜂鳴器報警，起到導(dǎo)盲作用。

　　在導(dǎo)盲儀上，嵌入一個單片機(jī)控制模塊，作為整個裝置的核心。在單片機(jī)的旁邊固定一個蜂鳴器，蜂鳴器可以發(fā)出聲音。論文發(fā)表，激光測距。導(dǎo)盲儀前端安置一個激光探頭和一塊接收板。在導(dǎo)盲儀上則安裝一個開關(guān)，控制導(dǎo)盲儀的工作。

　　根據(jù)激光測距儀的原理，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器。障礙物表面漫反射的光信號經(jīng)過光電探測器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺俳?jīng)過濾波，放大，整合，A/D轉(zhuǎn)換，傳送給單片機(jī)。經(jīng)過單片機(jī)分析處理后，根據(jù)激光往返時間算出的距離輸出不同的指令，如果在報警距離以內(nèi)，單片機(jī)便會發(fā)出控制信號，即高電平到蜂鳴器，驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出不同頻率的提示音，使盲人通過蜂鳴器的聲音提示躲避障礙物，方便盲人出行。

　　導(dǎo)盲儀通過盲人的手動掃描，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：激光測距技術(shù)，光電檢測技術(shù)，單片機(jī)控制技術(shù)，語音輸出技術(shù)。

　　技術(shù)路線主要從光電技術(shù)，控制技術(shù)，電路設(shè)計技術(shù)三方面分析。

　　光電技術(shù)：主要是激光測距技術(shù)和光電檢測技術(shù)。目前，激光測距技術(shù)已經(jīng)十分成熟，獨立的激光測距儀已經(jīng)十分普遍。仿照成型的激光測距儀，設(shè)計制作出我們需要的激光測距模塊。

　　針對我們的需要，我們采用短脈沖高頻率激光測距技術(shù)。脈沖式激光測距是基于對光波在本機(jī)與目標(biāo)間渡越時間的計量來感知目標(biāo)距離，屬于“時基法”測距，其優(yōu)點是操作方便、系統(tǒng)設(shè)計簡單，滿足設(shè)計要求。

　　單片機(jī)下達(dá)測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圍非目標(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)，用以對準(zhǔn)盲人需要探測的方位，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。激光束離開本機(jī)的同時，從發(fā)射光束中取出參考脈沖信號，參考信號通過光電探測器，變成電脈沖，這個電脈沖經(jīng)濾光、放大、整形后送入單片機(jī)，通過單片機(jī)控制，啟動數(shù)字式測距計時器開始計時；到達(dá)目標(biāo)的激光束有一部分被表面漫反射回到測距機(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；光探測器再次將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，然后將電信號送往放大器和匹配濾波器，這是因為從光電探測器出來的信號不足以推動電路工作。處理后的信號進(jìn)入比較器進(jìn)行比較；比較器的輸出信號驅(qū)動測距計時器計時停止，單片機(jī)接收距離信息。論文發(fā)表，激光測距。根據(jù)距離信息，單片機(jī)決定是否驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出聲音。

　　單片機(jī)控制：單片機(jī)是整個裝置的控制核心，所有的控制功能通過寫入單片機(jī)程序來實現(xiàn)。論文發(fā)表，激光測距。單片機(jī)要能接收兩次電信號，根據(jù)激光測距的距離信息，進(jìn)行分析判斷。論文發(fā)表，激光測距。在設(shè)定的允許范圍以外，不發(fā)出控制信號，如果一旦低于預(yù)先設(shè)定的范圍，則發(fā)出控制信號，控制信號驅(qū)動蜂鳴器發(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，蜂鳴器據(jù)此發(fā)出不同頻率的聲音。

　　電路設(shè)計：信號處理電路包括光電信號處理電路和聲音輸出電路。整個電路中單片機(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，經(jīng)過光電轉(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)行信號處理，最后通過電路控制蜂鳴器輸出聲音信號。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，發(fā)出不同頻率間隔的提示音。

　　4、特色與創(chuàng)新點

　　1、利用激光測距技術(shù)，快速，準(zhǔn)確的測量障礙物的距離；并根據(jù)距離信息，實現(xiàn)單片機(jī)的控制；

　　2、手持導(dǎo)盲儀使用方便，探測靈活，可用于高低地勢探測，障礙報警；

　　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)簡單實用，方便攜帶，可擴(kuò)展性強(qiáng)，可長時間使用。

　　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距精確度的方法[J]，現(xiàn)代電子技術(shù)，2005，16：114一l15。

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