CN106344358A - 一种用于盲人安全拐杖的控制电路 - Google Patents

一种用于盲人安全拐杖的控制电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于盲人安全拐杖的控制电路，包括检测单元、提醒单元、第一单片机和供电单元，检测单元、提醒单元、分别与处理单元连接，检测单元检测前方道路情况后发送给处理单元进行比较处理，提醒单元根据比较处理信息向使用者做出提醒。本发明电路光电开关为无触点无机械结构，免维护，使用锂电池减少污染，利于可持续发展，整个结构合理，操作简便，使用寿命长，提高了路面识别的准确性。

Description

一种用于盲人安全拐杖的控制电路
【技术领域】
本发明属于电路控制技术领域，具体涉及一种用于盲人安全拐杖的控制电路。
【背景技术】
目前，中国是全世界盲人最多的国家，约有500万盲人，占全世界盲人口的18％。每年在中国约有45万人失明。盲人出行存在很大的安全隐患，拐杖是盲人出门必备的工具，如今市场上也有安全拐杖辅助盲人出行，但其耗能大、续航时间短，检测方位少，不能将前方道路情况全面的反馈给盲人，同时无检测台阶和自动检光等功能。故设计该控制电路控制于特定的盲人安全拐杖，可大大提高拐杖的续航时间；同时多方位检测前方道路情况并及时反馈于盲人；能自动检验光照强度，在黑暗的条件下能自动开启警示灯。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种盲人安全拐杖的控制电路，降低了使用操作难度；增加了盲人安全拐杖的续航时间，提高了道路检测的准确性，改善了传统的提醒方式。解决了现有智能拐杖自动化、智能化低，续航能力差等问题。
本发明采用以下技术方案：
一种用于盲人安全拐杖的控制电路，包括检测单元、提醒单元、第一单片机和供电单元，所述检测单元和提醒单元分别与所述第一单片机连接，所述检测单元检测前方道路情况后发送给所述第一单片机进行比较处理，所述提醒单元根据所述比较处理信息向使用者做出提醒。
进一步的，所述检测单元包括路面检测单元，所述路面检测单元包括四个光电开关，所述第一光电开关、第二光电开关和第三光电开关分别用于检测拐杖的左侧、前侧和右侧是否有障碍物，所述第四光电开关用于检测拐杖下侧与路面的距离。
进一步的，所述四个光电开关上对应设置有四个光电开关接口，所述四个光电开关接口通过排线与四个排线接口连接，所述四个排线接口的第一端口与所述供电单元连接，第二端口对应连接至所述第一单片机的第二十一引脚、第二十二引脚、第二十三引脚和第二十四引脚，第三端口接地连接。
进一步的，所述检测单元还包括光照检测指示单元，所述光照检测指示单元包括光敏二极管和发光二极管，所述光敏二极管检测后利用所述发光二极管进行发光指示。
进一步的，所述光照检测指示单元具体包括第一三极管，所述第一三极管的发射极与所述第一单片机的第一引脚连接，集电极与所述供电单元连接，基极通过第九电阻连接至第一光敏二极管的正极，所述第一光敏二极管的负极与所述供电单元连接；
所述发光二极管具体包括八个发光二极管，所述八个发光二极管分别通过八个电阻与所述第一单片机的第三十九引脚、第三十八引脚、第三十七引脚、第三十六引脚、第三十五引脚、第三十四引脚、第三十三引脚和第三十二引脚连接。
进一步的，所述提醒单元包括震动电机和扬声器，所述震动电机和扬声器分别与所述第一单片机连接，用于向使用者发出震动和语音提醒。
进一步的，所述震动电机的一端接地，另一端连接至第二三极管的集电极，所述第二三极管的发射集与所述供电单元连接，第二三极管的基极经过第八电阻连接至所述第一单片机的第二引脚。
进一步的，所述扬声器的正负极对应连接至SYN6288语音模块的正负极输出，所述SYN6288语音模块的输入引脚连接至所述第一单片机的第十一引脚，所述SYN6288语音模块的电源引脚分两路，一路与所述供电单元连接，另一路连接至第S电容的正极，所述第S电容的负极分两路，一路与所述第一单片机的第九引脚连接，另一路经过第s电阻接地。
进一步的，所述第一单片机为STC89C52，通过第一晶振为所述第一单片机提供时钟频率，所述第一晶振的第一引脚分两路，一路连接至所述第一单片机的第十八引脚，另一路经过第一电容接地，所述第一晶振的第二引脚分两路，一路连接至所述第一单片机的第十九引脚，另一路经过第二电容接地，所述第一单片机的第二是引脚与所述第一电容和第二电容共地。
进一步的，所述供电单元包括第一电池，所述第一电池经过第一稳压器降压处理后为所述控制电路供电；
所述第一电池上的第一接口与第一电源输入接口连接，所述第一电源输入接口的正极经过第S开关与第一稳压器的输入端连接，所述第一电源输入接口的负极与所述第一稳压器的接地端连接，所述第一电源输入接口与所述第一稳压器共地，所述第一稳压器的输出端分别与所述第一单片机的第三十一引脚、第四十引脚、检测单元和提醒单元连接。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明控制电路通过检测单元检测前方道路情况后由单片机进行比较处理，再通过提醒单元为使用者进行提醒，采用单片机作为主控，提高了电路的工作效率和控制准确率，大大降低耗能从而增加续航能力。
进一步的，采用4个光电开关分左面、前面、右面、下面四个方位检测道路情况；在任意一个方向出现障碍物或下方有台阶时，都能够通过提醒单元向使用者进行提醒操作。
进一步的，设置的光照检测指示单元通过光敏二极管实时检测外界环境光照情况，当受到光照时，有较大的饱和反向漏电流，当受到弱光照或无光照时，有很小的饱和反向漏电流，发光二极管工作发出红光，提示其他交通参与者，保证使用者出行安全。
进一步的，提醒单元包括智能语音提示和震动电机发出不同的震动，盲人可根据语音提示和震动电机的震动情况判断前方道路情况。
进一步的，供电单元由两节锂电池通过稳压器降压处理后供电，锂电池的体积小，容量大，电压稳定，可以循环使用，安全性强，稳压器能够有效保证整个电路设备的供电安全。
综上所述，本发明电路光电开关为无触点无机械结构，免维护，使用锂电池减少污染，利于可持续发展，整个结构合理，操作简便，使用寿命长，提高了路面识别的准确性。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
图1为本发明的电路原理图；
图2为本发明的光电开关、电源连接关系图。
【具体实施方式】
本发明一种用于盲人安全拐杖的控制电路，包括检测单元、提醒单元、第一单片机U1和供电单元，所述检测单元和提醒单元分别与所述第一单片机U1连接，所述检测单元检测前方道路情况后发送给所述第一单片机U1进行比较处理，所述提醒单元根据所述比较处理信息向使用者做出提醒。
所述检测单元包括路面检测单元和光照检测指示单元，所述路面检测单元包括四个光电开关E1、E2、E3、E4，所述第一光电开关E1、第二光电开关E2和第三光电开关E3分别用于检测拐杖的左侧、前侧和右侧是否有障碍物，所述第四光电开关E4用于检测拐杖下侧与路面的距离。所述光照检测指示单元包括光敏二极管和发光二极管，所述光敏二极管检测后利用所述发光二极管进行发光指示。
所述提醒单元包括震动电机M1和扬声器FM，所述震动电机M1和扬声器FM分别与所述第一单片机U1连接，用于向使用者发出震动和语音提醒。
所述供电单元包括第一电池BT1，所述第一电池BT1经过第一稳压器AM1降压处理后为所述控制电路供电。
请参见图1和图2所示，所述四个光电开关E1、E2、E3、E4上对应设置有四个光电开关接口P2L、P3E、P4R、P5D，所述四个光电开关接口P2L、P3E、P4R、P5D通过排线与四个排线接口P2、P3、P4、P5连接，所述四个排线接口P2、P3、P4、P5的第一端口与所述供电单元连接，第二端口对应连接至所述第一单片机的第二十一引脚、第二十二引脚、第二十三引脚和第二十四引脚，第三端口接地连接。
所述光照检测指示单元具体包括第一三极管Q1，所述第一三极管Q1的发射极与所述第一单片机的第一引脚连接，集电极与所述供电单元连接，基极通过第九电阻R9连接至第一光敏二极管IR1的正极，所述第一光敏二极管IR1的负极与所述供电单元连接；
所述发光二极管具体包括八个发光二极管D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7，所述八个发光二极管D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7分别通过八个电阻R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7与所述第一单片机的第三十九引脚、第三十八引脚、第三十七引脚、第三十六引脚、第三十五引脚、第三十四引脚、第三十三引脚和第三十二引脚连接。
所述震动电机M1的一端接地，另一端连接至第二三极管Q2的集电极，所述第二三极管Q2的发射集与所述供电单元连接，第二三极管Q2的基极经过第八电阻R8连接至所述第一单片机的第二引脚。
所述扬声器FM的正负极对应连接至SYN6288语音模块的正负极输出OUT+、OUT-，所述SYN6288语音模块的输入引脚IN连接至所述第一单片机的第十一引脚，所述SYN6288语音模块的电源引脚VCC分两路，一路与所述供电单元连接，另一路连接至第S电容CS的正极，所述第S电容CS的负极分两路，一路与所述第一单片机的第九引脚连接，另一路经过第s电阻Rs接地。
所述第一电池BT1上的第一接口PW1与第一电源输入接口P1连接，所述第一电源输入接口P1的正极经过第S开关S与第一稳压器AM1的输入端IN连接，所述第一电源输入接口P1的负极与所述第一稳压器AM1的接地端GND连接，所述第一电源输入接口P1与所述第一稳压器AM1共地，所述第一稳压器AM1的输出端OUT分别与所述第一单片机的第三十一引脚、检测单元和提醒单元连接。
所述第一单片机U1为STC89C52，通过第一晶振Y1为所述第一单片机提供时钟频率，所述第一晶振Y1的第一引脚分两路，一路连接至所述第一单片机的第十八引脚，另一路经过第一电容C1接地，所述第一晶振Y1的第二引脚分两路，一路连接至所述第一单片机的第十九引脚，另一路经过第二电容C2接地，所述第一单片机的第二是引脚与所述第一电容C1和第二电容C2共地。
具体工作原理如下：
电池BT1具体为两节18650型3.7V锂电池，通过AMS1117-5.0稳压器AM1将电压降至5V供给第一单片机及其他元件供电；四个光电开关E1、E2、E3、E4具体型号为E18-D80NK；E1为左光电开关，负责检测左侧障碍物；E2为中光电开关，负责检测前方障碍物；E3为右光电开关，负责检测右方障碍物；E4为下光电开关，负责检测前方台阶或凹坑；左、中、右光电开关人工设定检测距离为50CM，下光电开关人工设定检测距离为25CM；当任意一个方向出现障碍物或下方有台阶时，语音提示，震动电机震动。
具体工作过程为：当左光电开关E1检测到左边50CM内有障碍物时，光电开关接口P2L的2号接口由高电平变为低电平，第一单片机U1第21号端口检测该低电平并将其2号端口由高电平变为低电平，使Q2三极管发射结导通，震动电机M1发出两次短震动；同时通过其11号端口传输数据于SYN6288语音模块U2，从而使扬声器FM提示“左方危险”；
同理当中光电开关E2检测到前方50CM内有障碍物时，震动电机M1发出一长一短震动，扬声器FM提示“前方危险”；当右光电开关E3检测到前方50CM内有障碍物时，震动电机M1发出两次长震动，扬声器FM提示“右方危险”；当下光电开关E4检测到下方距离大于25CM时，震动电机M1发出一短一长震动，扬声器FM提示“下方危险”；盲人可根据语音提示或震动电机震动情况判断前方道路情况。
参见图1，光敏二极管实时检测外界环境光照情况。当受到光照时，有较大的饱和反向漏电流，即光电流，使三极管Q1发射结导通，发射机为高电平，第一单片机U1第1号端口检测该高电平，并使其第32、33、34、35、36、37、38、39号端口保持高电平，红色发光二极管D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7两短无压降，处于熄灭状态；当受到弱光照或无光照时，有很小的饱和反向漏电流，即暗电流，此时光敏二极管截止使三极管Q1发射结截至，发射极为低电平，第一单片机U1第1号端口检测该低电平，并使其第32、33、34、35、36、37、38、39号端口变为低电平，红色发光二极管D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7两端有正向压降，PN结导通处于点亮状态，提示其他交通参与者，保证盲人出行安全。
本发明采用1个第一单片机作为主控，提高了电路的工作效率和控制准确率，大大降低耗能从而增加续航能力；全方位检测道路情况，当任意一个方向出现障碍物或下方有台阶和凹坑时，语音提示，震动电机发出不同的震动，盲人可根据语音提示或震动电机的震动情况判断前方道路情况；采用光敏二极管时时检测外界环境的光照强度，当盲人处于傍晚和晚上时可自动开启警示灯。操作简单适合盲人实用，使盲人的出行更加便利与安全，具有更广泛的使用价值和良好的应用前景。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于盲人安全拐杖的控制电路，其特征在于：包括检测单元、提醒单元、第一单片机(U1)和供电单元，所述检测单元和提醒单元分别与所述第一单片机(U1)连接，所述检测单元检测前方道路情况后发送给所述第一单片机(U1)进行比较处理，所述提醒单元根据所述比较处理信息向使用者做出提醒。
2.根据权利要求1所述的一种用于盲人安全拐杖的控制电路，其特征在于：所述检测单元包括路面检测单元，所述路面检测单元包括四个光电开关(E1、E2、E3、E4)，所述第一光电开关E1、第二光电开关E2和第三光电开关E3分别用于检测拐杖的左侧、前侧和右侧是否有障碍物，所述第四光电开关E4用于检测拐杖下侧与路面的距离。
3.根据权利要求2所述的一种用于盲人安全拐杖的控制电路，其特征在于，所述四个光电开关(E1、E2、E3、E4)上对应设置有四个光电开关接口(P2L、P3E、P4R、P5D)，所述四个光电开关接口(P2L、P3E、P4R、P5D)通过排线与四个排线接口(P2、P3、P4、P5)连接，所述四个排线接口(P2、P3、P4、P5)的第一端口与所述供电单元连接，第二端口对应连接至所述第一单片机(U1)的第二十一引脚、第二十二引脚、第二十三引脚和第二十四引脚，第三端口接地连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于盲人安全拐杖的控制电路，其特征在于：所述检测单元还包括光照检测指示单元，所述光照检测指示单元包括光敏二极管和发光二极管，所述光敏二极管检测后利用所述发光二极管进行发光指示。
5.根据权利要求4所述的一种用于盲人安全拐杖的控制电路，其特征在于：所述光照检测指示单元具体包括第一三极管(Q1)，所述第一三极管(Q1)的发射极与所述第一单片机(U1)的第一引脚连接，集电极与所述供电单元连接，基极通过第九电阻(R9)连接至第一光敏二极管(IR1)的正极，所述第一光敏二极管(IR1)的负极与所述供电单元连接；
所述发光二极管具体包括八个发光二极管(D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7)，所述八个发光二极管(D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7)分别通过八个电阻(R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7)与所述第一单片机(U1)的第三十九引脚、第三十八引脚、第三十七引脚、第三十六引脚、第三十五引脚、第三十四引脚、第三十三引脚和第三十二引脚连接。
6.根据权利要求1所述的一种用于盲人安全拐杖的控制电路，其特征在于：所述提醒单元包括震动电机(M1)和扬声器(FM)，所述震动电机(M1)和扬声器(FM)分别与所述第一单片机(U1)连接，用于向使用者发出震动和语音提醒。
7.根据权利要求6所述的一种用于盲人安全拐杖的控制电路，其特征在于：所述震动电机(M1)的一端接地，另一端连接至第二三极管(Q2)的集电极，所述第二三极管(Q2)的发射集与所述供电单元连接，第二三极管(Q2)的基极经过第八电阻(R8)连接至所述第一单片机(U1)的第二引脚。
8.根据权利要求6所述的一种用于盲人安全拐杖的控制电路，其特征在于：所述扬声器(FM)的正负极对应连接至SYN6288语音模块(U2)的正负极输出(OUT+、OUT-)，所述SYN6288语音模块(U2)的输入引脚(IN)连接至所述第一单片机(U1)的第十一引脚，所述SYN6288语音模块(U2)的电源引脚(VCC)分两路，一路与所述供电单元连接，另一路连接至第S电容(CS)的正极，所述第S电容(CS)的负极分两路，一路与所述第一单片机(U1)的第九引脚连接，另一路经过第s电阻(Rs)接地。
9.根据权利要求1所述的一种用于盲人安全拐杖的控制电路，其特征在于：所述第一单片机(U1)为STC89C52，通过第一晶振(Y1)为所述第一单片机提供时钟频率，所述第一晶振(Y1)的第一引脚分两路，一路连接至所述第一单片机(U1)的第十八引脚，另一路经过第一电容(C1)接地，所述第一晶振(Y1)的第二引脚分两路，一路连接至所述第一单片机(U1)的第十九引脚，另一路经过第二电容(C2)接地，所述第一单片机(U1)的第二是引脚与所述第一电容(C1)和第二电容(C2)共地。
10.根据权利要求1所述的一种用于盲人安全拐杖的控制电路，其特征在于：所述供电单元包括第一电池(BT1)，所述第一电池(BT1)经过第一稳压器(AM1)降压处理后为所述控制电路供电；
所述第一电池(BT1)上的第一接口(PW1)与第一电源输入接口(P1)连接，所述第一电源输入接口(P1)的正极经过第S开关(S)与第一稳压器(AM1)的输入端(IN)连接，所述第一电源输入接口(P1)的负极与所述第一稳压器(AM1)的接地端(GND)连接，所述第一电源输入接口(P1)与所述第一稳压器(AM1)共地，所述第一稳压器(AM1)的输出端(OUT)分别与所述第一单片机(U1)的第三十一引脚、第四十引脚、检测单元和提醒单元连接。
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