超聲導盲手套的製作方法

2023-09-23 03:56:50 1

專利名稱：超聲導盲手套的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種超聲導盲手套，是一種利用超聲來實現對盲人進行障礙 物提示的手套。
背景技術：
中國是世界上盲人最多的國家.約有900萬視力障礙或全盲者，佔全世界 4 500萬盲人總數的l/5左右。盲人生活在黑暗的世界中.是社會的弱勢群體。 如何安全行走，是盲人生活中最大的問題。
盲人在獨自行走時主要依靠導盲裝置。最簡單常用的裝置是普通的手杖， 用它在地面上敲擊，可幫助盲人發現O. 5米以內的障礙物。它的主要缺點是不 能發現較遠的障礙物以及空中突出的障礙物。對相當於頭部、胸的位置懸掛或突 出的物體，如廣告牌等，手杖就無法適用。另外，盲人還可以利用導盲犬帶路， 但導盲犬不易訓練且成本較高。現也有一些利用超聲來報警的導盲裝置，但用的 是聲音來提示盲人。
發明內容
針對現有技術存在的問題，本實用新型提出了一種用單片機開發的超聲波 導盲手套，具有低成本、實用和精確的特點。
本實用新型是通過以下技術方案實現的
一種超聲導盲手套，其特徵在於，所述的手套包括 一個第一隔離金屬片 2套裝在手套4的第四、第五手指部分， 一號超聲發射探頭l、 一號超聲接收探
頭10和一號振動電機11安裝在第一隔離金屬片2上，連接線5的一端連接一號
超聲發射探頭l、 一號超聲接收探頭io和一號振動電機ii，另一端連接一塊具
有電源接口 6的電路板7。
上述電路板7為一塊集成電路板，單片機控制電路、超聲發射電路、超聲 接收電路、電機驅動電路集成在電路板7上，組成導盲手套控制系統。
所述的連接線5採用網線。
所述的單片機控制電路包括單片機、晶振；超聲發射電路包括超聲發射頭
和分頻器；超聲接收電路包括超聲接收頭、運算放大器和音頻解碼晶片。
上述超聲導盲手套還具有一個第二隔離金屬片12套裝在手套4的第二、第 三手指部分，二號超聲發射探頭3、 二號超聲接收探頭8和二號振動電機9安裝 在第二隔離金屬片12上。
本實用新型的工作原理如下
超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據定時器記錄的時間t，就可以 計算出發射點距障礙物的距離(s)， g卩s=340t/2 ，這裡由於測量距離不長，其 傳輸時間是完全可以保證的。
工作時先由單片機的ALE端經分頻器產生40KHz頻率的信號以驅動超聲波 傳感器，使它發射脈衝。脈衝發射400iis，定時器開始計時。
超聲接收探頭收到回波會產生微弱的電流信號，將此信號用運算放大器放 大，並送到音頻解碼晶片LM567，音頻解碼晶片LM567收到特定頻率且大於25mV 的交流電後就會產生一個中斷信號，此時定時器停止計時。程序計算出從發射到 接收的時間差At，最終利用單片機計算出距障礙物的距離。
計算出距障礙物的距離與單片機設定的距離進行比較，然後使特定的埠 輸出高電平，控制振動電機的振動，進行報警指示。
障礙物的距離在0—0.5米時，振動電機會產生一強振，距障礙物的距離在 0.5 — 1米時，振動電機會產生一弱振。
超聲導盲手套裝有兩套超聲收發裝置，並有兩個電機，由程序控制循環工作， 可以實現對兩個方向障礙物的探測。 有益效果
該導盲手套可以對盲人前面道路上的障礙物進行距離探測並把障礙物距離
信息轉換成振動提示，盲人可以根據提示振動的強弱變化的來判斷有無障礙物及 離障礙物的距離.達到導盲作用。它避免了以聲音作為提示的容易受到環境影響 的不足。產品成本低，功能強大，重量輕，體積小，很有市場推廣前景。

C1，C4，C5:瓷片電容
IC1: LM358運算放大器
Cl:電解電容
以下結合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步的說明。 圖1是本實用新型的超聲發射電路
IC1:74LS57分頻器 R1，R2:電阻 Ql:放大三極體 Tl:超聲發射頭
圖2是本實用新型的超聲接收電路 R1，R2，R3，R4,R5:電阻 R:超聲接收頭 C2，C3，C6:電解電容Wl:可變電阻 IC2: LM567音頻解碼晶片 圖3是本實用新型的單片機電路 IC1: AT89S51單片機 XI: 7.2MHz晶振 C2，C3:瓷片電容 Rl:電阻
圖4是本實用新型的電機驅動電路 Q1，Q2，Q3，Q4:三極體 R1,R2:電阻 圖5是本實用新型的程序流程圖 圖6是本實用新型的電路示意圖 圖7是本實用新型的外觀圖
1: 一號超聲發射探頭 2:隔離金屬片
5:連接線
8: 二號超聲接收探頭9 11: 一號振動電機
3: 二號超聲發射探頭
6:電池接頭
二號振動電機
4:手套 7:線路板
10: —號超聲接收探頭具體實施方式
如圖l和圖3所示，由於頻率為40kHz左右的超聲波在空氣中傳播的效率最 佳，所以本實用新型的單片機用7.2MHz的晶振驅動，經過ALE六分頻後得到 1. 2MHz的方波信號，分頻器採用可以30分頻的74LS57,經過分頻器分頻後得到 40KHz的方波信號，經三極體9013放大後驅動超聲發射探頭UCM40T。由於超聲 探頭的發射角為60度，所以我們採用了兩套發射裝置，以使盲人可以知道前面 兩個方向的障礙物情況。74LS57的6腳是控制端，高電平有效。工作時，由程 序控制P1.0和P1.1使兩套系統分別工作，圖中只畫了一套，同時接收裝置也是 分別工作，互不影響。
如圖2所示，超聲波的接收傳感器採用與發射傳感器配對的UCM40R，將由發 射傳感器發出的經反射後的超聲波脈衝轉變為微弱的交流信號.經過運算放大器 LM358的兩級放大後(LM358是八管腳雙運放，兩級運放用一片即可，負電壓由 ICL7660提供)送至音頻解碼集成模塊LM567的3腳。LM567是音頻解碼器，具 有選頻功能，LM567內部的壓控振蕩器的中心頻率f=l / 1. 1RC， R為圖2中的 Wl， C為圖2中的C4，當LM567輸入信號大於25Mv，並且頻率大約為f二l / 1. 1RC 時，輸出端8腳由高電平跳變為低電平，將其作為單片機的中斷請求信號，送至 單片機INTO端.以啟動中斷服務子程序。發射裝置有兩套，因此接收裝置也有 兩套，圖中只畫了其中的一套，另一套電路同樣，但輸入單片機的中斷口為INT1。
如圖3所示，單片機用開關上電復位，並採用30K電阻，開機後電機會振動 0. 5秒以提示盲人已經正確開機。晶振採用7. 2MHz，用30pF的電容耦合。
如圖4所示，電動機用三極體驅動，P1.2和P1.3控制第一套電機和第二套 電機0. 5米內時的強振，Pl. 4和Pl. 5控制第一套電機和第二套電機0. 5-1米時 的弱振,振動的強弱由三極體間連不同的電阻就可以控制。
如圖5所示，單片機在初始化之後進入一號機判斷程序，收到中斷後，讀出 定時器中的數值，先將定時器中的數值與0.5米距離相應的數值進行比較，若在 0. 5米內則一號電機強振兩秒並進入二號機判斷程序，若不在0. 5米內則與1米 相應的數值進行比較，若是則一號電機弱振兩秒並進入二號機判斷程序，若不是 則直接進入二號機判斷程序，二號機判斷程序與一號機相對稱。
如圖6所示，各部分以單片機為中心組成一個整體。
如圖7所示，超聲發射探頭，超聲接收探頭和振動電機一共有兩套。2為隔 離金屬片，以避免接收和發射探頭之間的幹擾。5為連接線， 一共有七股， 一端 分別連一號超聲發射探頭，二號超聲發射探頭， 一號超聲接收探頭，二號超聲接 收探頭， 一號振動電機，二號振動電機和地線，另一端接電路板上的對應點。考 慮到網線的抗幹擾能力好，又有八股，所以本實用新型採用了網線作為連接線。 6為電源接口，接四節七號電池。除超聲探頭和振動電機外的電路都做在電路板 上。
權利要求1. 一種超聲導盲手套，其特徵在於，所述的手套包括一個第一隔離金屬片(2)套裝在手套(4)的第四、第五手指部分，一號超聲發射探頭(1)、一號超聲接收探頭(10)和一號振動電機(11)安裝在第一隔離金屬片(2)上，連接線(5)的一端連接一號超聲發射探頭(1)、一號超聲接收探頭(10)和一號振動電機(11)，另一端連接一塊具有電源接口(6)的電路板(7)。
2、 如權利要求1所述的超聲導盲手套，其特徵在於，所說的電路板(7) 為一塊集成電路板，單片機控制電路、超聲發射電路、超聲接收電路、 電機驅動電路集成在電路板(7)上，組成導盲手套控制系統。
3、 如權利要求2所述的超聲導盲手套，其特徵在於，所述的單片機控制電 路包括單片機、晶振；超聲發射電路包括超聲發射頭和分頻器；超聲接 收電路包括超聲接收頭、運算放大器和音頻解碼晶片。
4、 如權利要求1所述的超聲導盲手套，其特徵在於，所述的連接線(5)採用網線。
5、 如權利要求1所述的超聲導盲手套，其特徵在於，所說的超聲導盲手套還具有一個第二隔離金屬片(12)套裝在手套(4)的第二、第三手指 部分，二號超聲發射探頭(3)、 二號超聲接收探頭(8)和二號振動電 機(9)安裝在第二隔離金屬片(12)上。
專利摘要本實用新型涉及利用超聲來實現對盲人進行障礙物提示的手套，其結構為一個第一隔離金屬片(2)套裝在手套(4)的第四、第五手指部分，一號超聲發射探頭(1)、一號超聲接收探頭(10)和一號振動電機(11)安裝在第一隔離金屬片(2)上，連接線(5)的一端連接一號超聲發射探頭(1)、一號超聲接收探頭(10)和一號振動電機(11)，另一端連接一塊具有電源接口(6)的電路板(7)。該裝置可以對道路上的障礙物進行距離探測並把障礙物距離信息轉換成振動提示，盲人可以根據提示振動的強弱變化的來判斷有無障礙物及離障礙物的距離。達到導盲作用。它避免了以聲音作為提示的容易受到環境影響的不足。
文檔編號A41D19/00GK201076033SQ200720071008
公開日2008年6月25日 申請日期2007年6月13日 優先權日2007年6月13日
發明者琦 安, 楊志侃, 濮陽煌 申請人:華東理工大學