智能導盲系統(tǒng)設計

1、本科畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 頁 共 46 頁南京理工大學泰州科技學院作者：黃建軍緒論我國曾在上世紀 90 年代進行過視力殘疾狀況的調(diào)查，結(jié)果顯示，我國有視力殘 疾患者近 1400 萬，其中盲人約就有 620 萬。從全國防盲技術指導組辦公室得到的數(shù) 據(jù)也顯示 1 ，我國有 550 萬盲人，占世界盲人總數(shù)的 1/5。隨著人民生活水平的不斷 的進步，讓生活變得越來越簡單方便成為了人民普遍追求的生活理念。盲人既是我們 普通人民中的一員，又是一個特殊群體，他們由于先天或后天的生理缺陷在日常生活 中比我們常人會遇到更多的不方便， 不能準確及時的發(fā)現(xiàn)并躲避障礙物就是一個重要 的弊端。如果有一種既輕巧，

2、又便宜，同時又能及時的識別周圍障礙物并發(fā)出報警信 號的智能拐杖在盲人的手中將會為盲人的生活提供極大地方便。由于超聲波的速度相對光速要小的多，其傳播時間更加容易被檢測，并且易于定 向的發(fā)射，方向性較好，強度可以控制，因而人類采用仿真技能利用超聲波測距。同 時隨著計算機技術、自動化技術及工業(yè)機器人的不斷出現(xiàn)，測距和識別技術在工業(yè)中 已經(jīng)得到了普遍的運用與發(fā)展， 如何把這種非接觸式檢測與識別技術應用到民用領域 已變得十分重要了。課題背景及意義盲人既是我們普通人民中的一員，又是一個特殊群體，他們由于先天或后天的生 理缺陷在日常生活中比我們常人會遇到更多的不方便和安全隱患。 本設計就是為了避 免盲人在行

3、走時與前方障礙相撞。盲人導盲預警系統(tǒng)的運用可極大地減輕盲人的行走不便與安全隱患， 降低且避免 因盲人不辨障礙而導致的事故的發(fā)生， 同時它將對提高人體智能化設計起到重要的意 義。對超聲波具有傳播速度慢，指向性強，能級消耗緩慢，對色彩、光照度不敏感的 特點進行利用，同時因為超聲波傳感器結(jié)構相對簡單、體積小、性價比高、信息處理 簡單而且可靠，易于小型化和集成化，并且可以進行實時控制等特點。所以這一項技 術應用于導盲產(chǎn)品中將有廣闊的發(fā)展前景。設計研究的內(nèi)容本設計中超聲波測距的設計是根據(jù)蝙蝠依靠超聲波進行夜間飛行捕食的能力和 原理，并且利用現(xiàn)在的單片機控制式超聲測距系統(tǒng)，運用超聲波一來一回確定目標位 置

4、的原理，主要是通過超聲波傳感器發(fā)送和接受超聲波，然后通過對比分析發(fā)射的波 與遇到障礙物后的回波信息，這樣就完成了超聲波導盲儀的數(shù)據(jù)采集部分。本設計系本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 3 頁 共 46 頁 統(tǒng)的單片機是使用 AT89S52 芯片，主要運用的原理也是超聲波測距方面的。 通過組裝 和協(xié)調(diào)各個硬件完成該裝置的硬件部分， 該裝置可以把盲人前方道路上遇到的一定范 圍內(nèi)的障礙物進行距離探測并且可以將障礙物距離盲人多少米轉(zhuǎn)換成實時語音提示 , 通過語音提示盲人可以知道前方是否有障礙物，從而進行危險躲避。該系統(tǒng)有很多其 他產(chǎn)品所不具備的特點比如：電路結(jié)構簡單，元器件價格便宜。電路的抗干擾性強。 因

5、為盲人在夜晚行走時，行人和車輛不容易發(fā)現(xiàn)，可能對盲人的生命構成危險，所以 本設計還需要增加夜間燈光的設計。選擇運用光敏電阻，通過檢測周圍環(huán)境的亮度就 相當于電阻燈光電路的通斷開關, 并把提示燈的亮度轉(zhuǎn)化為相對邏輯的紅色警示閃光燈。用來提醒來往行人和車輛避讓。另外還有快閃提示，當有快速物體靠近時，有相 應的語音提示。論文結(jié)構第 1 章本章主要介紹了設計超聲波導盲拐杖的背景及意義。 對設計研究的大致內(nèi) 容做了概述。第 2 章首先是超聲波的概論以及測距原理的注意點， 并提出了本設計的測距方案。第 3 章只要是系統(tǒng)的硬件部分首先提出設計思路然后畫出硬件電路設計框架， 然 后詳細的給出了硬件電路中使用了

6、的各個模塊關鍵元器件的說明。第 4 章智能語音導盲儀的軟件設計，首先是說明軟件是設計環(huán)境，然后給出軟件 的編程流程圖，然后準備編程進行程序的仿真。第 5 章是對系統(tǒng)調(diào)試的分析，通過理論數(shù)據(jù)與實際所得結(jié)果的對比得出誤差，然 后就可以改正原來的系統(tǒng)從而進行改進。第 6 章結(jié)束語主要是介紹本次畢業(yè)設計中所遇到的困難， 以及對自己所學專業(yè)的 深刻認識。本科畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 頁 共 46 頁超聲波測距的工作原理及方案論證超聲波概述聲音是自然界生物之間溝通交流的工具，聲音在人類發(fā)展的初期就已經(jīng)產(chǎn)生了， 在我們所存在的大千世界中存在著各種各樣豐富多彩的聲音。在科學的發(fā)展道路上， 聲學早就是一個古

7、老而又充滿活力的學科。但是人的耳朵是聽不到超聲波信號的，大 概到了十八世紀，人們發(fā)現(xiàn)海豚、蝙蝠等生物的別具一格然后開始了研究，才發(fā)現(xiàn)自 然界存在一種波叫超聲波。聲波是一種機械波并且在液體、氣體、固體中都是可以傳 播的 。按照聲波的振動頻率來劃分，聲波可以分為四種不同高低頻率的波：頻率范圍 處于 16kHz 20kHz 之間的機械振動波 2 ，定義為聲波，人的耳朵可以聽見；頻率小 于 16kHz 的機械振動聲波被稱為次聲波； 頻率高于 20kHz 的機械震動聲波被稱為超聲 波；高于 10MHz 的機械振動波被稱為特超聲波。產(chǎn)生聲波必須具備兩個條件第一要有振動源的質(zhì)點，第二要有傳播聲波的介質(zhì)， 聲

8、波在某些條件下是不好傳播的。另外單單具備以上兩個條件也是不行的，質(zhì)點振動 時還不能隨波的移動而移動，而且質(zhì)點只是在平衡點的上下進行機械波的振動，這就 和我們大學物理所學的電磁波的原理有點類似，但是區(qū)別也很大，比如電磁波也是一 種機械波，但是不需要要有固液氣三種形態(tài)的物質(zhì)進行傳播，還有就是光波與聲波也 是不一樣的，光波既是粒子的又是機械的也是不需要傳播介質(zhì)的；電磁波的傳播速度 和光的傳播速度一樣都是 3108m/s，然而超聲波的傳播速度只有 340m/s ，從速度上來 看超聲波的速度比電磁波的速度慢很多，根據(jù)波的理論原理兩個相同頻率的波，波長 短的可以提高超聲波測距的分辨能力；超聲波在同一種介質(zhì)

9、中的傳播速度是一樣的， 就是你只要傳播的介質(zhì)是相同的頻率的不同是不會改變超聲波的傳播速度， 波的波動 方向是和質(zhì)源振動的方向是相同的，所以說超聲波是一種上下振動的彈性機械波，它 的傳播必須要借助于介質(zhì)分子的運動。折射、反射、散射、衍射等物理現(xiàn)象一般發(fā)生在聲波穿過兩個不同介質(zhì)的臨界面。 超聲波也是一種聲波所也具備也具備人耳能聽到的可聽波的性質(zhì)。 但是畢竟頻率有所 不同所以超聲波總是有她的特別之處，與平常人耳所聽到的波應該有不同的性質(zhì)，比 如方向性很好不會隨意的因為外因而改變方向，波的加速時間快，最顯著的特點就是 其波長比較的短，最短的只有毫米的千分之一，足見與可聽波相比，超聲波確實有很多特別的性

10、質(zhì)。超聲波傳播特性超聲波的頻率高所以波長就比較短，當超聲波穿過障礙物時， 障礙的大小尺寸應該比超聲波的波長大很多， 由此我們得出超聲波穿過障礙物時衍射 的將幾乎不可能發(fā)生，超聲波的傳播也是定向直線傳播除非傳播的介質(zhì)不是均勻的， 根據(jù)現(xiàn)在波學的理論，當波長越短時，波是很難發(fā)生衍射的，所以超聲波在這方面擁 有其獨特的一面。超聲波功率特性當聲音在空氣中傳播時， 必然將帶動空氣中的分子或者微粒做 著振源的上下周期性振動產(chǎn)生了做功。聲波功率就是衡量聲音做功快慢的物理量?？?學驗證表明在同一頻率下，聲波的頻率越高所產(chǎn)生的功率就越大。超聲波的頻率都是 大于 20kHz ，所以和普通的聲波相比超聲波的頻率是很

11、大的。超聲波傳感器超聲波傳感器是根據(jù)超聲波的特性研制而成的傳感器，可用于發(fā)射和接受超聲 波，其既可以把超聲波轉(zhuǎn)換成其他形式的能量，也可以將其他形式的狀態(tài)轉(zhuǎn)換成超波 的存在形式。運用超聲波傳感器的電路具備以下幾方面的優(yōu)點：（1）測量的原理和方法簡單，在電路中容易實現(xiàn)。（2）測量的精確度高，能夠準確的測出物體的距離。（3）超聲波傳感器發(fā)出的超聲波具有一定的范圍，覆蓋性廣，因此測量時并不需 要使用許多的傳感器，因為每個傳感器都是覆蓋一定的范圍，節(jié)約了成本。超聲波測距中盲區(qū)及遠限和近限用往返時間檢測法測量距離時， 障礙物與超聲波傳感器間的距離既不能太遠也不 能太近，存在著距離測量的近限和遠限。距離過遠

12、時，接收到的信號太弱，以致無法 從噪聲信號中分辨出來，這是遠限存在的原因 3 。在距離過近時，接收信號將落進盲區(qū)中而無法分辨出來，這是近限所以存在的原因。所以，設計中要盡量減小盲區(qū)，同 時提高檢測的距離精度。減小盲區(qū)措施 ：（1）壓縮脈沖寬度傳輸端采取降低振蕩脈沖或單個脈沖的幅值的措施，降低了 余震（拖尾），這種方法通常用于短距離的測量使用。2）采用自動距離增益控制使用接受放大器必須具備自動增益控制的功能，這 樣近距離所產(chǎn)生的增益將會變小，距離遠時的增益又比較大，這樣就可以使發(fā)射信號的余震幅值變得小了，也可以分辨并接受近處的返回信號，當然就可以減少盲區(qū)了。 另外，也可以時測量遠處障礙物時返回信

13、號的幅值變大從而提高了距離測量的精度。（3）信噪比問題超聲波測量的距離總是有上限的。接收信號的幅值決定了量程，返回信號的幅值必須要大于閾值。這閾值值決定信噪比，這個時候就需要對周圍環(huán)境 的噪聲就行頻譜分析，盡量是使超聲波的頻率與周圍噪聲的頻率不相同。超聲波測距的方案超聲波測距和超聲波檢測所使用的方法是相同的。 超聲波測距大體上可以分為三 種方法分別是聲波幅值法、往返時間法、以及相位檢測法。這三種方法當中相位發(fā)的 精確度是最高的，但這種方法的檢測范圍并不是很大，聲波幅法的弊端在于容易被反 射波所影響，目前超聲波測距這一快使用最多的方法是往返時間法。往返時間法的基 本原理就是在曉的聲波的在某種介質(zhì)

14、中的傳播速度， 然后通過計算發(fā)射和接受信號分 別遇到障礙物的時間差來求的障礙物的距離，原理圖如圖2.1所示。詳細的來講只要激勵電路產(chǎn)生一個40kHz 的激勵脈沖給超聲波傳感器，再由傳感器內(nèi)部電路將其轉(zhuǎn)換成機械能，機械振動然后通過空氣分子的振動而傳送出去，發(fā)射 的超聲波信號在空氣中時沿一條直線傳播的， 一旦超聲波的信號遇到物體就會發(fā)生反 射 4 。傳感器在接收到返回信號后再通過壓電原理把聲波轉(zhuǎn)換成電壓電流等電量信號。 傳感器此時得到的電壓信號還是比較微弱的， 需要經(jīng)過一個放大器方法后才可以被傳 感器的識別芯片所采集。圖 2.1 超聲波測距原理圖超聲波傳感器使用發(fā)射頭發(fā)射超聲波，當超聲波遇到障礙物

15、時超聲波就會返回，本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 7 頁 共 46 頁 然后用超聲波接受頭來接受超聲波反射信號， 因為超聲波在均勻介質(zhì)中的傳播速度是 固定的，所以只要知道傳播的時間就可以簡單的算出障礙物的距離，因此本設計采用 雙探頭的方式。聲波是以縱波的形式在空氣中傳播的。 當尺寸大于對目標物體的聲波的波長將阻 止發(fā)生反射；反射波被人們稱為回聲。假設我們知道了超聲波在某種介質(zhì)中的傳播速 度，并且我們可以通過測量知道超聲波發(fā)射和接受所知道的時間，然后算出時間差就 得到了超聲波傳播的時間了，然后就可以算出障礙物的距離 5 。這就是本設計超聲波測距的原理。本設計的傳輸介質(zhì)是空氣，采用超聲波來測距。在

16、室溫下聲波的傳播速度為 339m/s ，傳播介質(zhì)是空氣，超聲波從發(fā)射開始到超聲 波遇到障礙物返回并被接受的時間為 t, 那么振源距離障礙物的距離可以由式（2.1）求得：d 3 3 5 5（cm0 / s） t（ s）式（ 2.1）因為超聲波所經(jīng)過的路徑是聲源和障礙物之間的兩倍， 所以發(fā)射器距離障礙物的 距離應該是 d/2。單探頭方式就是超聲波探頭發(fā)射超聲波，然后遇到障礙物后返回，接受返回信號 使用原來的發(fā)射探頭。假設超聲波探頭與障礙物之間的距離為S，則測距如式（ 2.2）：1S ct式（ 2.2）2式（ 2.2 ）中： S 是所測障礙物的距離， c 是超聲波在均勻介質(zhì)中的傳播速度， t 是超聲

17、波從發(fā)射到被接受所使用的時間。從式（2.2 ）中可以看出，只要聲音的傳播速度已知，在測量出超聲波的傳播時間 t 后就可以準備的計算出障礙物距離S。本章小結(jié)本章對設計中用到的超聲波技術進行了一個系統(tǒng)性的說明。包括對超聲波的說 明，超聲波傳感器的優(yōu)點，超聲波測量中盲區(qū)及近限和遠限，以及本次設計所要用到 的超聲波測距技術的原理。本科畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 頁 共 46 頁智能導盲儀硬件系統(tǒng)設計設計實現(xiàn)的功能超聲波測距是根據(jù)超聲波在空氣的傳播速度恒定通過記錄傳播時間來求出距離的。根據(jù)從發(fā)射超聲波到接收到回波的時間和聲音的速度在這個時候的傳播速度，它可以被用來計算該障礙物的距離。因為空氣中的衰減，

18、噪音和環(huán)境以及電路本身的超聲波傳播具有一定的限制，測量的距離，障礙物限制距離的回波將不檢測；在同一時 間，在接收用探頭發(fā)射的超聲波的效果，測量距離大于最小距離下，障礙物回聲將無 法分辨信號和干擾信號之間的差值。 系統(tǒng)所測量的障礙物的距離必須要在上下限范圍 之內(nèi)。當系統(tǒng)檢測到一定范圍的障礙物時，會發(fā)生警報和相應的語音提示。語音播報模塊主要是處理超聲波返回信號，把模擬量轉(zhuǎn)換成電量信號，然后通過 給單片脈沖，通過單片來實現(xiàn)語音播報的控制，從而實現(xiàn)危險提醒，也可以通過語音 播報模塊的按鍵來實現(xiàn)實時的報距。AT89S52 單片機在預警系統(tǒng)?？斓淖饔镁褪亲鳛殚_關來控制語音輸出模塊， 還包 括語音警報提示，

19、夜間 LED 閃爍燈光，讓使用者在燈光比較暗的情況下也能確保行 路的安全。穩(wěn)壓電源也是電路設計比較關鍵的部分， 一個穩(wěn)定的穩(wěn)壓電源電路可以使電路各 部分的運行都比較穩(wěn)定，另外電源的穩(wěn)定性也會使電路的安全和壽命得到保障。設計思路智能導盲拐杖硬件電路設計是一項系統(tǒng)的工程， 它涉及到許多方面， 包括單片機、 超聲測距系統(tǒng)、開關控制系統(tǒng)、溫濕度采集系統(tǒng)、聲光報警系統(tǒng)、電源等的選擇。在 開始設計之前，需要對這個設計模塊之間的關系進行了解。更具實物要實現(xiàn)的功能， 需要把模塊進行細節(jié)化，分析單個模塊內(nèi)部的引腳功能，本設計主要是以 AT89S52 單片機作為系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，然后以此來控制各個模塊運轉(zhuǎn)，整個系統(tǒng)

20、運用的是回波 法的測距原理，其結(jié)構框圖如圖 3.1 所示。圖 3.1 智能導盲預警系統(tǒng)結(jié)構框圖硬件電路設計該系統(tǒng)由單片機，超聲波發(fā)射和接收電路，顯示電路，語音模塊和光報警模塊，控制核心芯片。 單片機在接收到傳感器的信號后產(chǎn)生對應低電平使語音芯片開始工本設計系統(tǒng)主要有以下幾個模塊：（1）單片機控制模塊 也就是單片機，是整個系統(tǒng)最智能的地方，也是整個系統(tǒng)的中央處理器，處理數(shù) 據(jù)的傳輸和分析（2）超聲換能模塊 超聲波的發(fā)射模塊主要是由包括超聲波的激勵脈沖產(chǎn)生電路和超聲波探頭組成， 由單片機通過軟件產(chǎn)生激勵脈沖然后傳送給超聲波探頭進行發(fā)送。 回波信號電路由四 大部分組成，分別是前置比例放大電路、程序控

21、制的放大電路以及超聲波的信號過濾 電路。一般還需要將超聲波的回波信號轉(zhuǎn)換成電量信號的電壓，還需經(jīng)過放大器對信 號進行放大處理然后通過濾波器的濾波后才能得到幅值和信噪比符合要求信號， 只有 這種經(jīng)過處理后的信號才能被處理。3）電源模塊電源模塊是為整個系統(tǒng)提供穩(wěn)定的供電電源， 使系統(tǒng)不會出現(xiàn)電源不穩(wěn)定影響運 行的現(xiàn)象。（4）語音播報模塊主要是實時距離語音播報，快閃躲避的語音提醒。（5）快閃檢測模塊 該模塊是當一個物體快速接近超聲波探頭是，系統(tǒng)能夠有躲避危險的語音提示。單片機主控模塊AT89S52 是一個高性能 CMOS 的 8 位存儲單片機，擁有 8K 字節(jié)的可編程閃存， 并具有低功耗的特點，使用

22、的是 Atmel 國際公司高密度非丟失性存儲器的制造技術， 引腳與采用同樣技術的 8031 和 80C51 是完全兼容的，主要得益于所采用的制造工藝 的相同 6 。片上的 Flash 不僅可以把程序存儲也可也對程序進行修改，并且他的程序 與我們平時所使用的編程器也是兼容的。在單一芯片上，具有8 位 CPU 的系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash 與多變的 AT89S52 提高了生產(chǎn)產(chǎn)品的靈活度，并超有效的解決了嵌入式控 制方案在電路中的應用。其具有以下標準功能：8 K 字節(jié)的閃存、 256 字節(jié)的 RAM 、32 個 I / O 線、看門狗定時器、 2 個數(shù)據(jù)指針、 3 個 16 位定時器 / 計數(shù)器、

23、1 個 6 向量 2 級中斷結(jié)構、 全雙工串行口、 片內(nèi)晶振及時鐘 電路。另外， AT89S52 單片機可在 0Hz 的時候進行靜態(tài)的邏輯運算， 并且還可以支持兩 個軟件可選性節(jié)約用電的模式。在空閑模式下， CPU 是停止工作的但是 RAM 還是允 許被訪問的，像定時器、串口、中斷脈沖等還是可以繼續(xù)工作的。當單片機突然失去 電之后，單片機會才去保護措施，自動保存 RAM 的內(nèi)容，并且停止振蕩器的工作， 單片機的所有運轉(zhuǎn)在沒有電能的情況下將被停止， 知道單片機接受到下一個中斷脈沖 信號或者是按了復位電路，不然單片機就會保持現(xiàn)有的狀態(tài)。 AT89S52 引腳如圖 3.3 所示。圖 3.3 AT89

24、S52 引腳圖引腳說明（1）P0 口： P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位都能驅(qū) 動8 個 TTL 邏輯電平。在 P0 端口寫“ 1” 時，該引腳用為高阻抗輸入。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0 口也可以被用作低 8 位地址 /數(shù)據(jù)的復用。在這種模式下， P0 不具有內(nèi)部上拉電阻的特性。在使用 Flash 編程時， P0 口也被用來接收指令字節(jié)；并 且能在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻的幫助。（2）P1 口： P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖器能同時驅(qū)動 4 個TTL 邏輯電平。 P1 口，寫

25、“ 1 ” 時，內(nèi)部上拉電阻拉端口，它可 以被用作輸入。作為輸入時，引腳被外部拉低的原因是由于內(nèi)部電阻或者輸出電流。此外， P1.0 和P1.1 還可以分別作定時器 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入 （ P1.0/T2 ）和 定時器 /計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ P1.1/T2EX ）。 在編程和校驗的時候，端口接收低8 位地址字節(jié)。引腳號第二功能：P1.0 T2 （定時器 /計數(shù)器 T2 的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出。P1.1 T2EX （定時器 /計數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號和方向控制） 。P1.5 MOSI （在系統(tǒng)編程用）。P1.6 MISO （在系統(tǒng)編程用）。P1.7 SCK （在系

26、統(tǒng)編程用）。（3）P2 口： P2 口也是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向 I/O 口，P2 口的輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個TTL 邏輯電平。 P2 端口寫“ 1” 時，內(nèi)部上拉電阻把端口，那么你 可以使用作為輸入端口。當被作為輸入時，外部向下引線由于內(nèi)部電阻和輸出電流。 當訪問外部程序存儲器或讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行）與位地址，端口發(fā)送高八地 址。在這種應用中， P2 口必須使用很強的內(nèi)部上拉電阻來發(fā)送1。在使用 8 位地址（如 MOVX RI ）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。在 Flash 編 程和校驗時， P2 口也能夠接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號的程

27、序。（4）P3 口：是一個具有內(nèi)部上拉電阻的位雙向口，輸出緩沖器能驅(qū)動4 個邏輯電平。端口寫“ 1” 時，內(nèi)部上拉電阻把端口，那么你可以使用作為輸入端口。當作 為輸入，外部向下引線由于內(nèi)部電阻和輸出電流。P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用。 Flash 編程和驗證， P3 還接收一些控制信號。端口引腳第二功能： P3.0 RXD（串行輸入口）、 P3.1 TXD（串行輸出口）、 P3.2 INTO （外中斷 0）、P3.3 INT1 （外中斷 1）、P3.4 TO（定時 /計數(shù)器 0）、P3.5 T1（定時 /計數(shù) 器 1）、P3.6 WR （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） 、P

28、3.7 RD （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） 。另外， P3 還接收一些控制信號的 Flash 編程和驗證。（5）RST ：復位輸入。當振蕩器工作時，RST 的引腳會發(fā)出至少兩個周期以上的高電平來使單片發(fā)生復位。（6）ALE/PROG ：當訪問外部存儲器時， ALE （地址鎖存使能）引腳輸出脈沖的 低 8 位字節(jié)鎖存地址。一般情況下， ALE 將會以時鐘振蕩頻率的 1/6 來輸出固定的脈 沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存 儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。存儲器編程的時候，該引腳還用于輸入編程脈沖 （PROG ）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR ）區(qū)

29、中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激 活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置 ALE 禁止位無效。7）PSEN ：程序儲存允許（ PSEN ）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當本科畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 13 頁 共 46 頁 AT89S52 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，兩個 PSEN 每個機器周期，即輸出 兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號。（ 8 ） EA/VPP ：外部訪問允許，欲使CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H-

30、FFFFH ）， EA 端必須保持低電平（接地） 。需注意的是：如果加密位 LB1 被編 程，復位時內(nèi)部會鎖存 EA 端狀態(tài)。 EA 端為高電平（ VCC 接端） , CPU 正在執(zhí)行。 當閃存編程，加上銷電源允許編程，當然，這必須是一個的編程電壓的裝置。（9）XTAL1 ：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。（10） XTAL2 ：振蕩器反相放大器的輸出端。本次設計是以 AT89S52 作為控制模塊加上其他的一些外部電路所組成， 其最小系 統(tǒng)如圖 3.4 所示，是這個導盲儀的核心控制部分。 AT89S52 是一個高性能 CMOS 的 8 位存儲單片機，擁有 8K 字節(jié)的可編程閃存，并

31、具有低功耗的特點 7 。采用 Atmel 的 高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè)產(chǎn)品訂單和引腳完全兼容。片上的 Flash 不 僅可以把程序存儲也可也對程序進行修改， 并且他的程序與我們平時所使用的編程器 也是兼容的。 在單一芯片上， 具有 8 位 CPU 的系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash 與多變的 AT89S52提高了生產(chǎn)產(chǎn)品的靈活度，并超有效的解決了嵌入式控制方案在電路中的應用P1VCCP10P11P12P14K1 C110uP15P16P17rstP30R3P3110kP32P33P34P35P36P37C219Y11 XTP10VCCP11P00P12P01P13P02P14P03P15P

32、04P16P05P17P06P07RE STP30EA/VPPP31AL E/PROGP32PSENP33P27P34P26P35P25P36P24P37P23XT AL2P22XT AL1P21GNDP20U13678910311130121314151617184524 P2336 P0321 P2027 P2626 P2539 P0038 P0137 P0235 P0434 P0533 P0632 P072928 P27圖 3.4 單片機電路結(jié)構40VCC1VCCHeader 9C3AT89S52 單片機的 RST 引腳需要接兩個周期的高電平并且這些高點必須是持續(xù) 不斷的，此時單片內(nèi)部就

33、執(zhí)行著復位的指令。如果發(fā)現(xiàn)單片機的這個引腳一直是處于 高電平的狀態(tài)，則表示單片機一直處于復位不斷循環(huán)的狀態(tài)。在實際的使用中，單片機的復位操作有兩種形式：第一種是上電復位，第二種就RST是按鍵與上電組個的復位指令，在外部請求打開電源就執(zhí)行復位的指令。此時 的引腳就會很快得到一個高電平，此時電容 C1 就會充電，電容兩邊就有電壓，所以 本科畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 14 頁 共 46 頁 慢慢的 RST 引腳上的電壓將會一點點的下降直到平衡。RST 引腳的高電平是有一定的保持時間的，一般最長為 2 個機器周期，在高電平 消失后單片機就可以進行復位操作了。 復位電路的目的就是在需要電路復位時能夠

34、及 時的復位，從而修正之前的錯誤，確保電路的正常循環(huán)，如圖 3.5 所示。圖 3.5 復位電路超聲波換能模塊就目前世界上對測距這一領域主要運用的手段有激光、毫米波雷達、攝像系統(tǒng)、 紅外線、超聲波等一些測距技術，使用不同的測距技術所涉及的原理和方法也是不相 同的，但是又有一點是相同的都必須要有一個發(fā)射和接受回波的過程。下面是各個測 距技術性能之間的比較如表 3.1 所示。表 3.1 各傳感器性能比較超聲波紅外線攝像系統(tǒng)毫米波雷達激光最大探測距10m10m大于 100m大于 150m可達到離150m響應時間較快約為慢 1 10 3 ms取決于處理時快可達到 1ms較快約15ms間10ms探頭磨損，

35、 污大，直接影響很大，使探染等因素的幾乎沒有影響影響不大分辨能力較小測距離減影響小 1/2 1/3探頭約一支 20大于 1500 元成本比較元，工作機理約 80 元大于 1000 元價格昂貴，結(jié)約 500 元簡單，探頭易構復雜安裝好，可以在惡差，但在能見差，可見性不較好，不受能差，受惡劣環(huán)境適應性劣環(huán)中工作度低時比其他好條件下無法見度影響環(huán)境影響光學系統(tǒng)好工作本科畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 頁 共 46 頁通過表 3.1 的數(shù)據(jù)我們可以對各種測距技術進行比較，可以看出本設計使用超聲 波設計方案是最簡單實用的，并且我們還需要在超聲波技術上進行系統(tǒng)的簡化和改 正。根據(jù)發(fā)射和接收超聲換能器是否同體

36、， 可以把超聲波換能器分為收發(fā)同體和收發(fā) 分體兩種形式。收發(fā)同體其實就是超聲波的發(fā)射和接受都是同一個傳感器完成的，探 頭能發(fā)射超聲波，亦也能接受超聲波；收發(fā)分體是指超聲波的發(fā)射和超聲波的接受使 用的不是同一個探頭。為了是電路設計簡單化，考慮到電路設計的成本本次設計采用 的超聲波模塊是 HY-SRF05 ，圖 3.6 所示為超聲波的超聲波測距模塊的實物圖。圖 3.6 HY-SRF05 超聲波測距模塊實物圖HY-SRF05 超聲波測距模塊可以非接觸式的測量距離在2cm450cm 以內(nèi)的物體，精度可達到 3mm ，模塊包括一個超聲波接收和一個發(fā)送控制電路。幾個引腳的功能各自是 VCC 接 5V 電源

37、， GND 是接地的， TEING 是通過觸發(fā)來控制信號的輸入， ECHO 的功能是回想信號的輸出 8 。基本工作原理（1）采用 I/O 端口 TRIG 觸發(fā)方式，最少要給予10us 的高電平信號。（2）發(fā)射探頭能都自動的發(fā)射8 個的 40kHz 的方波信號，并通過接受探頭自動檢測是否返回。（3）有信號發(fā)射或接受時，通過I/O 口的 ECHO 端口輸出高電平，超聲波從發(fā)射到返回所使用的時間就是高電平連續(xù)工作的時間 9 。下面介紹的是一種壓電陶瓷式收發(fā)同體超聲波傳感器。 其中心頻率為 40kHz ，10V 的發(fā)射電壓，在大氣壓是 0dB=0.02m/Pa 的條件下是 95dB ；40kHz 中心

38、頻率是在接本科畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 16 頁 共 46 頁 收靈敏度之內(nèi)的， 在大氣壓是 0dB=10V/pa 的條件下是 -65dB ；靜電容量為 1260pF 2340pF ；探測距離為 0.2m 3m；-6dB 下的指向角為 60。這種壓電收發(fā)同體的聲壓 方位發(fā)射特性圖如圖 3.7 所示。圖 3.7 發(fā)射聲壓方位特性圖HY-SRF05 型超聲波集成模塊的工作電壓為 5V ，而且此模塊的靜態(tài)工作電流是小 于 2mA 的，工作時候相對穩(wěn)定。 測量角度為 15 ，減少了可能存在的角度干擾問題。 這個超聲波模塊能夠進行 2 cm5 m 的測距，基本上符合本設計的要求，并且測量精 度也比較

39、的高可用達到 0.3cm ，盲區(qū)僅為 2cm，完全可以能夠滿足本設計的測距要求， 測距的時候數(shù)據(jù)的波動也比較小，很穩(wěn)定 10 。在 I/O 觸發(fā)位置，需要給至少給我們一個 10us 高電平信號。 HY-SRF05 電氣參數(shù)如表 3.2 所示 。表 3.2 HY-SR05 電氣參數(shù)電氣參數(shù)HY-SRF05工作的電壓DC 5V工作電流15mA工作頻率最遠射程40Hz4.5m最近射程2cm測量角度 輸入觸發(fā)信號 輸出回響信號1510us 的 TTL 脈沖輸出 TTL 電平信號 ， 和發(fā)射距離成正比規(guī)格尺寸45*20*15mm超聲波傳感器需要換能電路來實現(xiàn)功率驅(qū)動。超聲波的發(fā)射器也需要一定的脈沖信號，

40、采用激勵就可以解決脈沖的問題。根據(jù)本設計的設計需要發(fā)射電路需要滿足一 定的要求1）振蕩電路振蕩頻率可調(diào)本科畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 17 頁 共 46 頁 40kHz 的脈沖由振蕩電路產(chǎn)生，然后這個脈沖再提供給超聲波傳感器。 當加載頻率相同的超聲波傳感器信號頻率以共振頻率，效率高，電能轉(zhuǎn)化為機 械能的機械聲波。（2）驅(qū)動能力較高 超聲波發(fā)射器需要功率足夠大的脈沖信號，這個脈沖由驅(qū)動電路產(chǎn)生。當脈沖信 號產(chǎn)生后，我們還需要注意的是脈沖的寬度、功率以及它的頻率都是固定的否則很有 可能不能去動發(fā)射器，再由發(fā)射器將所受到的脈沖電量轉(zhuǎn)換成機械波，能量的轉(zhuǎn)換是 成了機械能。（3）I/O 口控制 超聲波

41、換能器的驅(qū)動主要是靠功率驅(qū)動電路來對進行功率驅(qū)動的， 驅(qū)動放大電路 經(jīng)過足夠大功率放大之后，才能推動超聲波換能器發(fā)射超聲波。在空氣中傳播是超聲波的能量會隨著距離的變遠而出現(xiàn)衰落， 經(jīng)過目標反射回來 的超聲波的回波信號弱，如果物體的距離比較的遠那么波的衰減可能只有毫伏級了， 有的甚至只有微伏級。因此，為了提高超聲波測距系統(tǒng)的范圍，需要的驅(qū)動電路。所 以目前需要解決接受信號微弱問題， 接受電路需要把能量微弱的信號經(jīng)過放大后然后 整形濾波。此超聲波測距模塊可以非接觸式的測量距離在2cm 450cm 以內(nèi)的物體，精度可達到 3mm 。?；竟ぷ髟恚海?1）采用由 I/O 口 TRIG 的觸發(fā)方式來測

42、距，至少給 I/O 提供 10us 的高電觸發(fā) 平信號；（2）超聲波模塊會自動發(fā)送8 個 40kHz 方波用來自動檢測是否有一個回波信號返回；（3）當超聲波探頭接受到回波信號時， 通過 I/O 口 ECH0 輸出一個高電平， 高電 平脈沖持續(xù)的時間就與超聲波發(fā)出后到接受到的時間是相等的。 根據(jù)已知的數(shù)據(jù)超聲 波發(fā)出地到障礙物距離 =（高電平時間 聲速） / 2。語音播報模塊設計由于導盲儀的使用者主要是盲人， 所以我們比必須采取語音提示的形式來幫助盲 人行走。盲人可以通過按按鈕來使導盲儀實時報距，當有快速問題接近時也有對應的 語音提示躲避本科畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 18 頁 共 46 頁

43、如圖 3.8 所示語音芯片采用 ISD4004 中文錄播語音芯片。該芯片繼承 ISD4004 語 音芯片的一些優(yōu)點：比如采用最小 SSOP28L 貼片封裝、 I/O 接口比較簡單、功耗非常 的低、音色比較清楚悅耳、價格比較低廉；除此之外，在語音合成效果上， ISD4004 能夠準確、智能化地識別文字、數(shù)字、較長的字符串。正是因為其合成語音清晰和文 字的識別率高的特點也算代表語音芯片智能化的新起點， 是一種值得廣泛應用的中文 語音芯片，尤其在國內(nèi)中高端市場是值得開發(fā)的。 所以 ISD4004 語音芯片的研制成功， 將會推動整個 TTS 語音合成技術行業(yè)的發(fā)展和更廣的行業(yè)應用。圖 3.8 ISD4

44、004 中文語音芯片引腳圖引腳定義1，3 引腳接在總線模塊 0 的電源負極； 2 引腳接在總線模塊 0 的電源正極；低電 平時芯片將不被使用，表明芯片忙時可以通過主機接收命令和數(shù)據(jù)發(fā)送高電平，表示 正在進行的語音合成和廣播； Res引腳接 5 引腳； 6 引腳接在總線模塊 1 的電源正極； 7 引腳接在總線模塊 1 的電源負極；語音輸出模塊電源接負極8， 12 引腳；語音輸出模塊電源正極接 10 引腳； 9 引腳接推送 DAC 語音輸出 1。其功能特點（1）支持 GB2312 、 GBK 、 BIG5 和 UNICODE 內(nèi)碼格式的文本；（2）清楚、流利、準確地把中文進行語音合成；任意的中文文

45、本也可合成語音， 支持多個英文字母的合成；（3）文本分析處理算法才用的是智能化，能夠準確的讀進數(shù)字，手機號碼，日 期和時間，簡單的一些度量衡也是可以識別的；4）對于中文中的多音字和一些姓氏的處理能力是非常強的；本科畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 19 頁 共 46 頁 （5）支持多種類型的文本控制標識，提升文本中文字的處理正確率；（ 6）每次文本量的合成最多能夠達到200 字節(jié)；（7）支持多種控制命令，主要包括：暫停合成、合成、繼續(xù)合成、停止、改變 波特率大小等；（8）支持休眠功能，當芯片不需要完成任務是可以休眠從而降低功耗；支持芯 片工作狀態(tài)可以用多種方式查詢到；（9）支持串行數(shù)據(jù)通信接口，支

46、持三種通訊形式的波特率：9600bps，19200bps ，38400bps ；（10）支持 16 級音量調(diào)整；對于背景音樂的音量和文本前景的音量都是可以調(diào) 節(jié)的，并且二者是可以獨立控制的；（11）支持 6 級詞語語速調(diào)整，可使用發(fā)送控制指令調(diào)節(jié)詞語的播報速度；（12）芯片內(nèi)部儲存了一些音樂資料，比如和弦音樂、一些簡單的提示語和運用 到某些特定行業(yè)的常見語音表達句；（13）內(nèi)部存儲 19 首聲音提示音， 15 首比較經(jīng)典的背景音樂， 23 首和弦提示音 樂；（ 14）內(nèi)置 10 字節(jié)推挽式（ push-pull ）、可使用獨立電源進行功放， 實現(xiàn)數(shù)模 DAC 輸出；（ 15）實際元器件使用 S

47、SOP 貼片封裝形式，體積與同類相比較?。?（16）芯片各項指標均滿足室外嚴酷環(huán)境下的應用； 根據(jù)本設計方案要求和語音芯片的各項特性，語音模塊電路連接如圖 3.9 所示。SSMOSIMISOVCCCON5SCLKINTRAC9口圖 3.9 語音模塊電路連接燈光示警模塊設計示警方式一般是用燈光示警，用閃動的指示燈來警告人們有一定的危險；然后使用聲音示警，發(fā)出語音提示或警告提醒路人也提醒自己；在選擇警示電路時，本著使本科畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 頁 共 46 頁共 46 頁本科畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 20 頁 硬件電路結(jié)構簡單，編程方便的思想。本次設計除了語音警示外還加入了使用光作為 開

48、關控制 LED 燈示警系統(tǒng)，體現(xiàn)了以人為本的思想，主要是為了在晚上是提醒過路 的行人注意躲避盲人以免造成交通事故。光敏電阻就相當于預警等的開關，當晚上光 線變暗時，光敏電阻就會變小光控電路系統(tǒng)就會導通，給警示燈供電使燈變亮。光線 采集電路如圖 3.10 所示V CC1 0 0kU 4C SV CCC H0C LKC H1D 0G NDD 1P1 408 3 2P1P1 5V CC數(shù)據(jù) 口連接。RS=H，圖 3.10 光控制電路原理圖LCD 顯示模塊設計LCD1602 最佳工作電壓是在 5V 左右，有數(shù)據(jù)位 8 個：接電源端、接地端、讀寫端、數(shù)據(jù)命令選擇端。在本次設計中，數(shù)據(jù)端D0 D7 是和單

49、片機的 P2基本操作時序是 1。在讀數(shù)據(jù)狀態(tài)時輸入 RS=L ，RW=H ， E=H ，寫數(shù)據(jù)時輸入 RW=L 。同時在與單片機連接運行過程中要進行上電保護對其進行初始化。顯示電路 如圖 3.11。圖 3.11 液晶顯示電路本章小結(jié)本章主要介紹硬件的模塊化。 對設計實現(xiàn)的功能進行了總的概述闡述了硬件設計 的思路和構想， 并根據(jù)要求，說明了各個模塊所實現(xiàn)的功能。 對系統(tǒng)的整體設計理念、 方案做大致的介紹，并詳細講解核心部件主要器件的參數(shù)，以及硬件設計原理框圖。智能語音導盲儀的軟件設計本設計的軟件設計主要是程序的編寫， 我們需要的是把導盲儀的功能寫成計算所 能識別的代碼，這樣才可以通過計算機實現(xiàn)各

50、個芯片的功能，在寫程序的時候要注意 整個系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)性，這樣才可以通過程序來實現(xiàn)本設計所提出的功能。軟件的編 寫是相當重要的組成部分，軟件的質(zhì)量直接影響著整個系統(tǒng)實現(xiàn)功能的效果，當然也 必須遵照系統(tǒng)功能來確定應用程序的設計。系統(tǒng)軟件設計語言采用 C 語言作為本設計的軟件設計語言， 其優(yōu)點是可以最大限度的減少我們對硬 件的機械操作， 良好的程序結(jié)構是 C 語言是一大特點， 所以其更加實用電路模塊化的 軟件設計，因此通常情況下我們實用 C 語言作為單片機編程的首選語言，首先對于 C 語言編程我們需要將程序設計方法結(jié)構化，其次不硬件的功能進行模塊化，不同的功 能由不同的模塊來完成，這會使整個應用系

51、統(tǒng)程序結(jié)構更加清晰，也便于進行調(diào)試和 維護工作。功能模塊不相同的，分別對應固定的入口參數(shù)和出口參數(shù)，重復調(diào)用的一 些程序我們需要將其轉(zhuǎn)換成函數(shù)，可以簡化我們編程減少了一些重復使用的程序，又 方便了整個程序的管理，還可以增強程序的移植性和可讀型。設計的軟件環(huán)境簡介對于 AT89S52 的控制設計，用 Keil C 語言軟件編程環(huán)境，使用 Proteus 軟件設計 環(huán)境進行電路仿真 11 。只有把這兩個軟件結(jié)合在一起才能完成電子系統(tǒng)的設計。Keilc 軟件界面， 如圖 4.1 所示。 Keil C 是一款比較強大的軟件， 可以把軟件編程和軟件仿 真合于一體，還支持多種語言的編程，比如匯編、 C 語

52、言甚至匯編和 C 語言的混合體 都可以識別。軟件一般都是系統(tǒng)比較核心的部分，想做好一個設計必須有好的思想和 清晰的邏輯。該系統(tǒng)采用模塊化設計，該程序被分成幾個獨立的子程序，這樣使程序 的讀出變得方便簡單， 同時又對程序的移植和修改提供了很大的幫助 12 。本設計的軟件開發(fā)完全是依靠 Keil 單片機 C 語言平臺，在此平臺程序調(diào)試簡單，具有良好的可 續(xù)性和擴展性。圖 4.1 Keil c 軟件界面Proteus ISIS 是一款電路分析與實物仿真軟件由英國Labcenter 公司開發(fā)的。軟件的運行環(huán)境是在 Windows 操作系統(tǒng)中，最主要的是可以對芯片進行仿真運行， 還可以 分析各種模擬元器

53、件和集成電路的組成和結(jié)構。該軟件的特點是：（1）基本上滿足了本次設計的本次設計的仿真標準，與其他的單片機仿真軟件 相比較是非常方便的。（2）能夠進行多種多樣的仿真比如：數(shù)字電路仿真，模擬電路仿真，單片和各 個外圍模塊之間的仿真， 還有 RS-232 動態(tài)仿真， SPI 調(diào)節(jié)器仿真等； 仿真還必須要有 顯示部分，這款軟件有多種虛擬儀器 , 例如示波器、信號發(fā)生器等 13 。（3）目前支持的單片機類型有： ARM7 系列， 68000 系列， 8052 系列， AVR 系 列， PIC12 系列， PIC16 系列， PIC18 系列， Z80 系列， HC11 系列以及各種其它的外 圍芯片。（4

54、）與大量的存儲器和外圍芯片兼容性很好。綜上所述，此軟件是一款具有 SPICE 分析功能且可以仿真單片機的仿真軟件 ， 軟件功能十分的豐富，可以仿真ARM 、52、 AVR 、PIC 各種芯片。Proteus ISIS 的工作和 Windows 界面的操作界面有點類似， 如圖 4.2 所示，在屏幕的上方我們可以看到很多菜單例如：標題欄，菜單，標準工具欄，繪圖工具欄，狀態(tài)欄，對象選擇按鈕，預覽對象方位控制按鈕，仿真過程中的控制按鈕，預覽窗口，對象選擇窗口，圖形編輯窗口等。這些界面有利于我們快速的熟悉軟件并繪制電路圖。圖 4.2 仿真界面雙擊圖標就可以運行 Proteus 程序，然后會進入軟件的主界

55、面。通過工具欄左側(cè)從一個庫中選擇元件，然后在左側(cè)窗口中輸入所需要元件的關鍵詞，然后通過鼠標把元器件放置在合適的位子，在放置之前先調(diào)整好方向并且設置好各元器件的參數(shù)，最 后再把各個元器件通過線連接起來 14 。4.3 主要模塊軟件設計流程圖呼叫系統(tǒng)軟件設計的流程如圖 4.3 和圖 4.4 所示主程序初始化圖 4.3 程序的設計流程圖YN40 個單 元掃描完？標志位是N否為 1？定時是否達到 1s ？N鍵標志為 0?圖 4.4 顯示模塊軟件設計流程圖初始化調(diào)顯示子程序返回INC FLAG調(diào) BCD 調(diào)整子程序存儲單元加 1調(diào)顯示子程序(COUNTER)+1計算鍵值子程這部分主要接受的是現(xiàn)實部分的程

56、序設計， 顯示部分的程序大體上根據(jù)主程序而言，這部分涉及到按鍵程序的調(diào)用，所以編寫這部分程序需要有主次的概念，只要這 部分的程序調(diào)試成功在配合超聲波模塊的程序，軟件部分難點就迎刃而解 15本章小結(jié)本章主要介紹了軟件設計的整個過程 , 包括對所使用的軟件做出了簡單的介紹， 并使用模塊化的設計思想進行軟件設計 , 設計思路清晰 , 這樣方便調(diào)試過程中的程序 修改。同時開發(fā)一個良好的設計思維與良好的設計習慣系統(tǒng)的調(diào)試結(jié)果一個系統(tǒng)的開發(fā)過程需要用系統(tǒng)調(diào)試來驗證各個硬件的協(xié)調(diào)性， 一個完整的調(diào)試 系統(tǒng)應該包含很多部分， 但是必須離不開控制系統(tǒng)的硬件聯(lián)調(diào)、 軟件聯(lián)調(diào)、系統(tǒng)仿真、 仿真燒錄和現(xiàn)場安裝調(diào)試等幾

57、個環(huán)節(jié)。 當系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)組裝完畢后需要進行硬件電 路的調(diào)試，只有硬件電路調(diào)試真確后才能進行軟件部分的檢查，這樣就可以分部排查 錯誤。當所有的調(diào)試都沒問題時，為了確保其穩(wěn)定性還需要讓設計長時間運行一些時 間，這樣以后才可以驗收合格，整個設計系統(tǒng)才算完成了任務 。通過實驗表明，本次設計的導盲儀的采集速率和精度都很高，當前面一定的范圍 內(nèi)有物體時，導盲儀會自動地發(fā)才語音提示來提醒盲人該怎樣行走。硬件系統(tǒng)的正確 性必須通過實驗才能得到驗證。然而由于空氣中存在濕度和溫度，超聲波測距所得的 數(shù)值與理論值之間總是存在著誤差。其余的子功能都良好運行。理論測距與實際測距如圖 5.1 和 5.2 。從圖中可以看

58、出超聲波測距的誤差在2mm 之內(nèi)圖 5.1 理論測距結(jié)果本科畢業(yè)設計說明書 頁 共 46 頁的垂直距離，引起測量誤差。（2）聲速雖然在同一介質(zhì)中不容易改變速度，但是溫度的變化會影響測量的精確度，所以測量的結(jié)果也會有一定的誤差本科畢業(yè)設計說明書 （論文） 第 頁 共 46 頁結(jié)束語導盲儀的主要原理就是超聲波測距， 通過本次設計也是我對超聲波的原理有了更 加深入的了解。系統(tǒng)是基于 AT89S52 單片機的超聲波測距系統(tǒng) , 它根據(jù)超聲波在空氣 中傳播的反射原理 , 以超聲波傳感器為檢測部件 , 應用超聲波在空氣中傳播的時間差 來測量距離。夜晚時利用光敏傳感器控制警示燈開關，警示來往車輛避讓。另有時

59、間 播報功能。主要由測距系統(tǒng)（包括超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收模塊）和語音報警系 統(tǒng)，快閃播報系統(tǒng)，警示燈控制系統(tǒng)， LCD 顯示模塊，五個主要模塊構成。導盲預警系統(tǒng)的運用可幫助盲人的行走較少他們的不方便， 減少盲人因為看不見 路面狀況發(fā)生的交通事故， 同時它將對提高人類智能化的設計有著非常重要的意義在 做設計的時候我們需要不斷的查閱資料，了解前人的研究成果，才能取其精華去其糟 粕，才能在巨人的肩膀上進行創(chuàng)新。在本設計的開始之初，我對超聲波模塊方面的了 解還是比較少的， 通過查閱書籍和上網(wǎng)搜資料對超聲波模塊有了了解然后才開始原理 的的繪制。在設計過程中比較難的還有軟件的設計， C 語言的編程可是

60、我的薄弱環(huán)節(jié)， 編程不僅要能實現(xiàn)設計的基本功能，還必須考慮到硬件的 I/O 端口的功能。在指導老 師的幫助也算完成導盲儀軟件編程模塊。本次設計其實還有幾個問題沒有解決，如果想要提高測量的精確度必須要考慮。（1）因為超聲波探頭的精密度限制，裝置在溫度不同的環(huán)境下測量誤差也不一 樣，本設計中并沒有溫度補償模塊，主要是本設計做為盲人障礙導盲預警的使用，對 精確的距離要求不高主要是起到警報的作用，如果在設計中考慮到溫度補償這個模 塊，并添加到設計中去，那么整個系統(tǒng)將會更完善。（2）為了抑制外部干擾，接收裝置可以采用過零檢測裝置，保證接收到得超聲 波為物體反射回來的超聲波，從而有效地抑制超聲波發(fā)射電路的