光電技術(shù)實訓(xùn)方案

1、 導(dǎo)盲裝置主要有超聲波探頭，單片機以及測控及處理電路、按鍵、蜂鳴器等組成，可以放在包中，或安裝在帽子上，手杖中。導(dǎo)盲裝置有三個按鈕，分別是電源開關(guān)、原距、近距控制按鈕，還有一個音量調(diào)節(jié)旋鈕。該裝置使用電池，電源開關(guān)可控制系統(tǒng)通、斷電，不用的時候關(guān)掉電源，節(jié)省電能。使用時，超聲波探頭方向指向探測方向，當(dāng)前方有障礙物時，在一定距離內(nèi)喇叭會發(fā)出報警聲并隨著向障礙物的接近頻率逐漸升高，起到提示作用。遠(yuǎn)距，近距、控制按鈕可用來控制報警的距離，通電時，初始報警距離為2米，按遠(yuǎn)距控制按鈕可將初始報警距離設(shè)置為5米，按近距控制按鈕可將初始報警距離設(shè)為一米，報警聲音音量可用音量調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)，可用接耳機。 該系統(tǒng)

2、主要由單片機控制系統(tǒng)、超聲波發(fā)射電路，接收發(fā)大電路，按鈕鍵控制和聲音報警電路。AT89C51單片機是整個系統(tǒng)的核心部件，用來控制、協(xié)調(diào)各部件的工作。工作時首先由單片機控制的振蕩源產(chǎn)生40K Hz頻率的信號以驅(qū)動超聲波傳感器，使它發(fā)射脈沖。當(dāng)?shù)谝粋€超聲波脈沖發(fā)射后，計數(shù)器開始計數(shù)，在檢測到第一個回波脈沖的瞬間，計數(shù)器停止計數(shù)，計算出從發(fā)射到接收的時間差t，最終利用單片機計算出距離障礙物的距離，并根據(jù)遠(yuǎn)距、近距控制按鈕設(shè)定的測距值進(jìn)行報警指示。三、研究方案紅外信號發(fā)生器紅外信號接收器驅(qū)動級增益放大ADC信號處理器語音發(fā)聲器DAC多諧振蕩器器整流濾波四、技術(shù)路線及可行性分析1. 發(fā)射出的激光遇障礙物

3、后反射，經(jīng)接收光學(xué)系統(tǒng)作用后，濾去雜光，通往光電探測器和放大器，實現(xiàn)光信號的接收。收到的光信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，該信號經(jīng)過單片機分析調(diào)制以后，作出指令控制報警系統(tǒng)發(fā)出提示音以實現(xiàn)導(dǎo)忙的功能。2.2紅外發(fā)射電路: 多諧振蕩器使用時基集成電路555和R1、R2、C2組成，它的振蕩頻率f=1.44/（R1+2R2）C2，其中R1=16K 、R2=4K、C2=600pF, 則f=10KHz，555的3引腳輸出的低電平和高電平的時間比約為1:5，驅(qū)動級即為一個NPN型三極管，它可控制紅外激光二極管的“開”和“關(guān)”，發(fā)射紅外激光光束的時間為振蕩周期T=100us的1/53紅外激光信號接收器（接收

4、器由光電二極管、光電三極管、光電池組成）、放大增益和整流濾波可用uPC1373H紅外專用接收集成電路實現(xiàn)，它包括光電紅外轉(zhuǎn)換電路、uPC1373H及外圍電路和集電極輸出級，其中紅外光電二極管實現(xiàn)紅外信號的接收并將其轉(zhuǎn)換為電信號，uPC1373H內(nèi)有前置放大器，外接有LC選頻電路和RC峰值檢波電路，最后整個電路輸出一個有效的正脈沖。4 信號處理可用51單片機開發(fā)板，SPCE061A包括輸入/輸出端口、定時器/計數(shù)器、DAC、ADC、串行設(shè)備輸入輸出、通用異步串行接口、低電壓檢測和復(fù)位等部分，并且內(nèi)置在線仿真電路ICE接口，能處理復(fù)雜的數(shù)字信號。將紅外激光接收器接收的信號經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換處理后輸入單片

5、機，當(dāng)輸入的為有效信號時，單片機執(zhí)行預(yù)先編好的程序，驅(qū)動語音報警系統(tǒng)實現(xiàn)報警，是盲人避開障礙物。五、擬解決的關(guān)鍵問題1光源的選取 我們選用型號為FU780-Q005 的激光二極管，它的輸出波長為780nm，為近紅外線，屬于連續(xù)電激勵式激光器，它的功耗小，工作電壓僅為DC2.2V, 工作電流小于115mA，另外它的直徑僅為5.6mm，方便使用。2光束作用距離的控制 我們的要求是要實現(xiàn)距障礙物0.5m左右實現(xiàn)報警，它是由選取光源的工作功率決定，780nm激光二極管的光束是有效范圍是小于1m的，滿足需要3光束的接收 光束經(jīng)障礙物反射會按一定的角度反射，要確保反射光能被接收，就必須是發(fā)出的光束盡可能的

6、大。4光信號的處理 接收后的光束經(jīng)過光電二極管實現(xiàn)光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，此信號非常微弱必須要放大，通過LC選頻和RC檢波電路，濾去雜波，得到與發(fā)射光束頻率一致的有效信號。5語音報警的實現(xiàn) 單片機接收到有效信號后，做出報警反應(yīng)，而關(guān)鍵是單片機的控制程序的編寫調(diào)試要正確。2.1紅外發(fā)射模塊本設(shè)計由NE555構(gòu)成多諧振蕩器，使第三腳輸出38K方波驅(qū)動三極管是紅外發(fā)射器發(fā)出紅外線，電路如圖1所示2.2紅外接收模塊當(dāng)紅外線遇到障礙物時，部分紅外線經(jīng)障礙物反射回來，此時紅外接收頭將接收到38K的信號。如果接收到的是38K的信號，經(jīng)解調(diào)輸出邏輯“0”，否則輸出邏輯“1”。具有性能穩(wěn)定的特點。為了使第三腳輸出的

7、波形為38K，占空比盡量為1:1，去C1=103，R1=R2，RV1=RV2。由震蕩周期T=（R1+RV1+R2+RV2）C/ln2得，R1+RV1=1.9K,R1+RV2=1.9K.所以取R1=R2=1K，RV1=RV2=0.9K。2.3 探測器響應(yīng)距離實際應(yīng)用中調(diào)節(jié)RV3可以改變紅外探頭反射功率，直接影響紅外接收頭的響應(yīng)距離。圖5.3 PROTUES模擬電路圖本系統(tǒng)采用12MHZ晶振，左前右三個接收器分別連接單片機P1.0、P1.1、P1.2三個管腳，進(jìn)行實時的信號輸入，經(jīng)單片機處理，再由P0.0和P0.1兩個管腳分別連接左右耳機輸出音頻信號。第八章 參考文獻(xiàn)1 華成英 童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社，20002 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社，