太陽能超聲波導(dǎo)盲器的研制
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2．3 語音報警模塊
普通導(dǎo)盲器的報警方式比較簡單，或者是單一的蜂鳴器報警，或者只有語音報警，二者都存在缺陷。結(jié)合兩種報警方式，設(shè)置蜂鳴器和語音芯片作為聲音報警器，使用者若選用語音芯片，系統(tǒng)可根據(jù)距離探測的結(jié)果語音報出障礙物的距離，也可以根據(jù)需要選擇蜂鳴器直接報警。在近距離模式中，可以用蜂鳴器的頻率來表示距離的遠(yuǎn)近，遠(yuǎn)的時候采用低頻率的蜂鳴聲，近的時候采用頻率高的蜂鳴聲，使用者可以根據(jù)聲音頻率的高低快速準(zhǔn)確地判斷前方障礙物的大致距離。在遠(yuǎn)距離模式中，采用語音報警模式來表示前方障礙物的距離，語音報警模塊采用的語音芯片是WT588D。
語音系統(tǒng)的原理框圖如圖5所示，分語音存儲和語音播放兩部分。系統(tǒng)利用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，經(jīng)處理轉(zhuǎn)換為可判斷語音芯片播放哪段語音的判斷信號。然后驅(qū)動耳機(jī)播放聲音信號，利用WT588D VoiceChip軟件可以對語音芯片進(jìn)行編輯、聲音錄入等操作。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/172486.htm
2．4 量程設(shè)置模塊
本裝置預(yù)設(shè)遠(yuǎn)距、中距、近距三個量程用來控制報警的距離，系統(tǒng)初始報警距離為近距1 m，按中距和遠(yuǎn)距按鍵可分別將初始報警距離設(shè)為3m和6m。
2．5 太陽能供電模塊
通過太陽能光伏電池發(fā)出的直流電驅(qū)動系統(tǒng)，并以可充電的鎳氫電池作為積蓄太陽能發(fā)電板的剩余電力的設(shè)備。太陽能供電模塊由太陽能電池、太陽能控制器、蓄電池和DC-DC轉(zhuǎn)換器等組成，如圖6所示。太陽能控制器可以控制蓄電池對太陽能的采集和儲存的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到保護(hù)作用，延長蓄電池使用壽命。
3 算法設(shè)計與實驗結(jié)果分析
3．1 算法設(shè)計
本裝置軟件的控制核心為AT89S52單片機(jī)，單片機(jī)通過讀取量程設(shè)置值和溫度值對初始設(shè)置狀態(tài)進(jìn)行修改，控制發(fā)射超聲波，同時啟動定時器計時，為了避免接收傳感器直接接受發(fā)出的超聲波，可在發(fā)射超聲波后設(shè)置一段延時。當(dāng)超聲波探測器探測到回波時，計時器停止計時，讀取時間差，根據(jù)回波測距原理計算出障礙物距離，并執(zhí)行報警程序，程序流程圖如圖7所示。由于采用的是12 MHz的晶振，計數(shù)器每個計數(shù)就是1μs，當(dāng)主程序檢測到接收成功的標(biāo)志位后，將計數(shù)器T0中的數(shù)(即超聲波來回所用的時間)按式(3)計算，即可得被測物體與測距器之間的距離S，假設(shè)溫度為20℃，則對應(yīng)聲速v為344m／s，則有：
S=(v·△t)／2=172 T0／10 000cm (3)
3．2 實驗結(jié)果分析
試驗中選用一紙箱作為障礙物，將報警模塊換為液晶顯示器進(jìn)行定量測量，不同氣溫下在同一點位置測量5個值，添加溫度補(bǔ)償和量程選擇，得到如表1所示結(jié)果。
由此可以看出，本實驗的相對誤差較小，但是由于盲區(qū)的出現(xiàn)，所測的結(jié)果不能與標(biāo)準(zhǔn)值完全相等。并且當(dāng)障礙物距離比較近時，測量精確性較高；障礙物較遠(yuǎn)時，精確性相對較低；這是由于距離較遠(yuǎn)時，超聲波回波信號較弱，噪聲較大，容易產(chǎn)生誤差。
4 結(jié)語
目前導(dǎo)盲器的研究較多，本實驗提出的設(shè)計方案特點是以太陽能作為系統(tǒng)的動力來源，采用半導(dǎo)體數(shù)字溫度傳感器實現(xiàn)對單片機(jī)超聲波測距系統(tǒng)的溫度測量和補(bǔ)償，從而對聲速進(jìn)行補(bǔ)償，對引起測量誤差的因素進(jìn)行修正處理，可以提高導(dǎo)盲器的導(dǎo)盲精度及靈敏度。由于預(yù)留了單片機(jī)引腳，便于進(jìn)行功能拓展，同時導(dǎo)盲器系統(tǒng)以模塊化進(jìn)行組裝，適宜增加其他功能模塊。例如可以添加GPS定位器，可以幫助盲人家屬及時了解盲人的行蹤，避免盲人走失。而且本設(shè)計具有操作簡便、體積較小等優(yōu)點，因此可以很好地應(yīng)用于實際生活中。
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