基于超聲波測距和PSD紅外測距的智能語音導(dǎo)盲器

摘 要： 設(shè)計了一種以超聲波測距和PSD紅外測距為核心的智能語音導(dǎo)盲器。利用STC12C5A60S2單片機循環(huán)采樣，ISD1700語音芯片作語音提示，實現(xiàn)導(dǎo)盲提示的功能。整個導(dǎo)盲裝置將放置于使用者頭部，其中，超聲波探測器探測方向可隨使用者頭部指向變化而變化，探測距離為5 m，精確到百分位，通過耳機向使用者報數(shù)，實現(xiàn)方向與距離的精確指示。

關(guān)鍵詞： 超聲波測距； 紅外測距； 三角測量原理； 語音提示

中圖分類號： TN98?34 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）10?0115?04

0 引 言

我國是世界上盲人最多的國家，約有900萬視力殘疾者，占全世界的盲人總數(shù)的[15]左右，每年會新增盲人45萬，即約每分鐘增加一人[1?4]。完全失明的盲人，在行動引導(dǎo)方面遇到了很大的困難。傳統(tǒng)的手杖無法及時地告知盲人前方障礙物的具體位置。因此，一種廉價實用的智能導(dǎo)盲器的意義重大。

本文設(shè)計了一種以超聲波測距和PSD紅外測距為核心的智能語音導(dǎo)盲器。利用STC12C5A60S2單片機循環(huán)采樣，ISD1700語音芯片作語音提示，實現(xiàn)導(dǎo)盲提示的功能。本設(shè)計著重于解決使用者對前方障礙物的感知，因此本設(shè)計的超聲波探測器探測方向，隨使用者頭部指向變化而變化，與使用者頭部指向完全一致，且探測距離為5 m。通過耳機向使用者報數(shù)，精確到百分位，實現(xiàn)方向與距離的精確指示。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2 探測模塊

中間的探測器指向正前方，左右兩邊的探測器中線各與中線成90°角，這樣就可以組成一個可以探測前半球180°的模組。

紅外測距傳感器三角測量原理[5?6]：激光三角法測距的基本原理是基于平面三角幾何[8?9]。其方法是讓一束激光經(jīng)發(fā)射透鏡準(zhǔn)直后照射到被測物體表面上， 由物體表面散射的光線通過接收透鏡會聚到高分辨率的光電檢測器件上， 形成一個散射光斑， 該散射光斑的中心位置由傳感器與被測物體表面之間的距離決定。而光電檢測器件輸出的電信號與光斑的中心位置有關(guān)。因此， 通過對光電檢測器件輸出的電信號進行運算處理就可獲得傳感器與被測物體表面之間的距離信息。為了達到精確的聚焦， 發(fā)射光束和光電檢測器件受光面以及接收透鏡平面必須相交于一點 。

5 系統(tǒng)工作過程簡述

6 系統(tǒng)測試

（1）測試報警系統(tǒng)能否實現(xiàn)預(yù)期功能

（2）報警系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性

系統(tǒng)連續(xù)開機2 h，每隔15 min，檢查系統(tǒng)一次，系統(tǒng)長時間開機后仍能正常工作。

7 結(jié)論與展望

本設(shè)計實現(xiàn)了多重距離探測，多向距離探測和多重報警語音提示的功能。在設(shè)計過程中，堅持小型、快速、實用、智能的思想，盡可能地實現(xiàn)更多的功能。為此，選定探測距離為4～500 cm的超聲波探頭和20～150 cm的紅外探頭做多重距離提示。

目前國內(nèi)外的導(dǎo)盲器都是采用比較成熟的超聲波測障，而更人性化的導(dǎo)盲器會具有圖像處理系統(tǒng)或者GPS定位系統(tǒng)。本設(shè)計在正面探測仍采用成熟的超聲波，并以一定向下的傾角，探測地上障礙物，作為取代導(dǎo)盲杖的一種嘗試。用紅外探頭作左右兩邊的探測，使裝置成本大幅下降，且體積小功耗低。本裝置成本合理，而具有圖像處理系統(tǒng)或者GPS定位系統(tǒng)的導(dǎo)盲器價格很高。因此本設(shè)計有一定實用價值。

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