新型交叉路口電子導(dǎo)盲器的設(shè)計(jì)

引言

本文介紹了一種名為"盲人交叉路口電子導(dǎo)航器"的新型專利技術(shù)（專利號(hào)為zl03237354.6）與此相關(guān)的技術(shù)有美國的"超高音速聲音系統(tǒng)（hss）"。hss系統(tǒng)的原理和"聲音聚光燈"類似，是把聲波轉(zhuǎn)換成超聲波信號(hào)，試驗(yàn)者聽見了一個(gè)來自100米之外的聲音，非常清晰，但是當(dāng)他往旁觀挪了幾步之后，就什么也聽不見了，國內(nèi)的交叉路口導(dǎo)盲器主要采用的是簡單的語音提示方式，即在紅時(shí)用揚(yáng)聲器發(fā)出急促的信號(hào)，綠燈時(shí)發(fā)出緩和的信號(hào)，hss系統(tǒng)造價(jià)昂貴，技術(shù)水平高，而且發(fā)射時(shí)不穩(wěn)定，會(huì)出現(xiàn)斷音現(xiàn)象，簡單語音提示導(dǎo)盲設(shè)備有著明顯的缺點(diǎn)，在大街上聲音很容易被噪音淹沒，提示效果不明顯。本文介紹了一種在一定范圍內(nèi)發(fā)射/接收低頻語音信號(hào)的技術(shù)，基于此技術(shù)設(shè)計(jì)的盲人交叉路口電子導(dǎo)盲器能夠通過準(zhǔn)確的語音提示幫助盲人安全過馬路。

系統(tǒng)方案與工作原理

設(shè)計(jì)方案

該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分為發(fā)射和接收兩個(gè)部分，發(fā)射部分采用兩個(gè)語音芯片，分別存儲(chǔ)"綠燈，可以通行"和"紅燈，禁止通行！"的語音提示信號(hào)，利用綠燈的亮滅控制繼電器，選擇語音芯片，并把相應(yīng)的語音提示信號(hào)傳輸給功率放大器進(jìn)行放大，再發(fā)送到線圈上發(fā)射，接收部分也利用線圈感應(yīng)發(fā)射的語音信號(hào)，經(jīng)運(yùn)放放大之后驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，這樣就可以為盲人過馬路進(jìn)行語音提示，由于傳輸?shù)桨l(fā)射線圈的是低頻信號(hào)，所以從發(fā)射線圈激發(fā)出低頻電磁波，而低頻電磁波在傳播過程中容易衰減，因此，接收部分存在一個(gè)有效接收范圍，當(dāng)超出這個(gè)有效接收范圍時(shí)，接收部分只收到很微弱的信號(hào)或接收不到信號(hào)，而這個(gè)有效接收范圍的大小與發(fā)射部分的發(fā)射功率有關(guān)，發(fā)射功率越大，有效接收范圍越大，所以適當(dāng)調(diào)節(jié)發(fā)射功率的大小，控制好有效接收范圍，就不會(huì)對(duì)其他路段造成干擾。

工作原理

本設(shè)計(jì)的核心思想是利用線圈發(fā)射/接收低頻語音信號(hào)，其次是監(jiān)控紅綠燈自動(dòng)轉(zhuǎn)換導(dǎo)盲器所發(fā)出的語音提示信號(hào)，下面結(jié)合電路原理圖（見圖1）說明整個(gè)設(shè)計(jì)的工作原理。audio1與audio2為語音芯片，分別存儲(chǔ)了"綠燈，可以通行！"與"紅，禁止通信！"語音信號(hào)，通過繼電器選擇送入功放模塊進(jìn)行放大，然后直接送入發(fā)射線圈進(jìn)行低頻語音信號(hào)發(fā)射，接收線圈接收到音頻信號(hào)后，利用運(yùn)放芯片和功放對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。

在實(shí)物的測量和計(jì)算上，各部分的參數(shù)如表1所示。

參考設(shè)計(jì)電路

發(fā)射部分（見圖2）采用兩個(gè)語音芯片isd1420來存儲(chǔ)預(yù)設(shè)的語音信號(hào)，該芯片穩(wěn)定性好，音質(zhì)清晰，價(jià)格比較便宜，功放模塊采用av8000給發(fā)射線圈l1提供足夠大的發(fā)射功率。

接收部分的電路設(shè)計(jì)如圖3所示，其采用tda2822對(duì)接收線圈l2接收到的弱信號(hào)進(jìn)行放大，再經(jīng)過由9014組成的兩極耦合放大器放大擴(kuò)流后，給負(fù)載提供足夠的功率，可調(diào)電容c2可以濾掉一些電臺(tái)干擾。

當(dāng)音頻信號(hào)（相當(dāng)于正弦波）加載到發(fā)射線圈l1上之后，l1在周圍產(chǎn)生磁場，而l1可以看成是全開放的lc振蕩，將電磁波發(fā)射出去（發(fā)射部分的功放模塊推薦采用av8000）。接收線圈l2和c組成的振蕩電路與空間的電磁波產(chǎn)生共振，有效地接收電磁波，由于低頻率電磁波在空氣中的衰減系數(shù)大，所以傳輸范圍不遠(yuǎn)，利用這點(diǎn)可以避免相鄰路口電磁波產(chǎn)生干擾。

具體實(shí)施方案

本設(shè)計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中相當(dāng)靈活，只要從綠燈引兩根導(dǎo)線到繼電器控制端，即可控制語言信號(hào)的轉(zhuǎn)換，而發(fā)射線圈的放置也很靈活，可以埋在盲道下方，或者跨在盲道上方，也可以放在側(cè)面，只要不相鄰線圈產(chǎn)生干擾且接收效果比較清晰又不影響交通即可，接收端可帶在使用者身上，由耳機(jī)或者揚(yáng)聲器提供所接收到的語音提示。

發(fā)射線圈的放置如圖4所示，在同一人行道的兩端放置相同信號(hào)的發(fā)射線圈，這樣保證了在人行道兩端能夠得到最清晰的語音提示，由于相鄰人行道的發(fā)射線圈信號(hào)相反，必須考慮它們之間的干擾，相反信號(hào)發(fā)射線圈的距離必須大于接收部分的有效接收范圍，還可以通過調(diào)節(jié)發(fā)射功率來控制有效接收范圍。

結(jié)語

盲人過馬路導(dǎo)盲器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、成本低、容易實(shí)施，具有較高性價(jià)比，實(shí)施過程中應(yīng)嚴(yán)格考慮相鄰線圈之間的干擾，否則將造成嚴(yán)重后果。