基于stc15f2k61s2單片機(jī)的智能語音盲人杖的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于STC15F2K61S2單片機(jī)的智能語音盲人杖，包括STC15F2K61S2單片機(jī)，以及與STC15F2K61S2單片機(jī)連接的語音模塊、時(shí)鐘芯片、超聲波模塊和按鍵模塊。所述STC15F2K61S2單片機(jī)的輸入端還連接有煙霧傳感器。所述STC15F2K61S2單片機(jī)的輸出端還連接有液晶顯示器。該盲人杖采用語音模塊提示，相比較蜂鳴器而言，能讓人更快反應(yīng)并快速避開障礙物且更人性化；超聲波測距精確,檢測距離可通過按鍵調(diào)整，反應(yīng)更迅捷，語音提醒及時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)延誤現(xiàn)象；采用按鍵調(diào)整方式，更好的進(jìn)行人機(jī)交互；警告距離的設(shè)置，時(shí)間的調(diào)節(jié)，都可語音報(bào)出，真正方便盲人；煙霧傳感器實(shí)時(shí)檢測所在區(qū)域是否有可燃性氣體超標(biāo)，保護(hù)盲人安全。
【專利說明】基于STC15F2K61S2單片機(jī)的智能語音盲人杖

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種盲人用品，具體是一種基于STC15F2K61S2單片機(jī)的智能語音盲人杖。

【背景技術(shù)】
[0002]在我們?nèi)粘Ｉ钪校と说纳钣兄T多不便的地方，其中一個(gè)就是盲人在行走過程中，無法了解到前方是否有障礙存在，難免會(huì)撞到障礙物，為此有人設(shè)計(jì)過紅外線自動(dòng)感盲人杖，但紅外線自動(dòng)感知障礙時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)接收設(shè)備本身主動(dòng)發(fā)送信號(hào)的干擾問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于STC15F2K61S2單片機(jī)的智能語音盲人杖，該避障簡易裝置可以使盲人在行走時(shí)能夠?qū)崟r(shí)探測前方一段距離是否有障礙物存在，并由語音系統(tǒng)發(fā)出語音提醒，可以有效地避免盲人撞到障礙物而受傷的情況發(fā)生。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:
[0005]一種基于STC15F2K61S2單片機(jī)的智能語音盲人杖，包括STC15F2K61S2單片機(jī)，以及與STC15F2K61S2單片機(jī)連接的語音模塊、時(shí)鐘芯片、超聲波模塊和按鍵模塊。
[0006]作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的方案:所述STC15F2K61S2單片機(jī)的輸入端還連接有煙霧傳感器。
[0007]作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的方案:所述STC15F2K61S2單片機(jī)的輸出端還連接有液晶顯不器。
[0008]作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的方案:所述時(shí)鐘芯片采用DS1320時(shí)鐘芯片。
[0009]作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的方案:所述液晶顯示器的大小為128mm*64mm。
[0010]作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的方案:所述STC15F2K61S2單片機(jī)的P3.2引腳、P3.4引腳、P2.5引腳依次與語音模塊的rst引腳、data引腳、busy引腳連接,所述語音模塊的Gnd引腳與Vcc引腳通過電容Cl連接,所述語音模塊的pwm-Ι引腳和pwm-2引腳連接喇機(jī),語音模塊的Vreg引腳通過電容C2連接GND端；所述STC15F2K61S2單片機(jī)的Pl.5引腳、Pl.6引腳、Pl.7引腳依次與DS1320時(shí)鐘芯片的sclk引腳、I/O引腳、ce引腳連接，所述DS1320時(shí)鐘芯片的Vcc2引腳連接電源，DS1320時(shí)鐘芯片的Xl引腳和X2引腳通過晶振XTLA連接；所述STC15F2K61S2單片機(jī)的P2.6引腳和P2.7引腳依次連接超聲波模塊的trig引腳和ecno引腳；所述STC15F2K61S2單片機(jī)的Pl.0-P1.4依次與按鍵模塊的按鍵S1-S5連接。
[0011]作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的方案:所述STC15F2K61S2單片機(jī)的P3.0引腳與煙霧傳感器的DO引腳連接。
[0012]作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的方案:所述STC15F2K61S2單片機(jī)的Ρ0.0-Ρ0.7引腳以及P2.0-P2.4引腳均與液晶顯示器連接。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0014](I)采用語音模塊提示，相比較蜂鳴器而言，能讓人更快反應(yīng)并快速避開障礙物且更人性化；
[0015](2)超聲波測距精確，檢測距離可通過按鍵調(diào)整，反應(yīng)更迅捷，語音提醒及時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)延誤現(xiàn)象；
[0016](3)采用按鍵調(diào)整方式，更好的進(jìn)行人機(jī)交互；
[0017](4)實(shí)時(shí)顯示距離，可作為新型測量工具，方便，簡單；
[0018](5)警告距離的設(shè)置，時(shí)間的調(diào)節(jié)，都可語音報(bào)出，真正方便盲人；
[0019](6)避障報(bào)時(shí)也可用于其他方面如倒車時(shí)的避障等；
[0020](7)煙霧傳感器實(shí)時(shí)檢測所在區(qū)域是否有可燃性氣體超標(biāo)，保護(hù)盲人安全。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為基于STC15F2K61S2單片機(jī)的智能語音盲人杖的結(jié)構(gòu)框圖。
[0022]圖2為基于STC15F2K61S2單片機(jī)的智能語音盲人杖的結(jié)構(gòu)框圖。
[0023]圖3為基于STC15F2K61S2單片機(jī)的智能語音盲人杖中超聲波模塊的測距原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本專利的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。
[0025]請參閱圖1，一種基于STC15F2K61S2單片機(jī)的智能語音盲人杖，包括STC15F2K61S2單片機(jī)，以及與STC15F2K61S2單片機(jī)連接的語音模塊、時(shí)鐘芯片、超聲波模塊和按鍵模塊；作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述STC15F2K61S2單片機(jī)的輸入端還連接有煙霧傳感器，輸出端還連接有液晶顯示器；所述時(shí)鐘芯片采用DS1320時(shí)鐘芯片，所述液晶顯示器的大小為 128mm*64mm。
[0026]請參閱圖2，所述STC15F2K61S2單片機(jī)的P3.2引腳、P3.4引腳、P2.5引腳依次與語音模塊的rst引腳、data引腳、busy引腳連接,所述語音模塊的Gnd引腳與Vcc引腳通過電容Cl連接,所述語音模塊的pwm-Ι引腳和pwm-2引腳連接喇機(jī),語音模塊的Vreg引腳通過電容C2連接GND端；所述STC15F2K61S2單片機(jī)的Pl.5引腳、Pl.6引腳、Pl.7引腳依次與DS1320時(shí)鐘芯片的sclk引腳、I/O引腳、ce引腳連接，所述DS1320時(shí)鐘芯片的Vcc2引腳連接電源，DS1320時(shí)鐘芯片的Xl引腳和X2引腳通過晶振XTLA連接；所述STC15F2K61S2單片機(jī)的P2.6引腳和P2.7引腳依次連接超聲波模塊的trig引腳和ecno引腳；所述STC15F2K61S2單片機(jī)的PL O-P1.4依次與按鍵模塊的按鍵S1-S5連接；所述STC15F2K61S2單片機(jī)的P3.0引腳與煙霧傳感器的DO引腳連接，所述STC15F2K61S2單片機(jī)的P0.0-P0.7引腳以及P2.0-P2.4引腳均與液晶顯示器連接。
[0027]本實(shí)用新型中，所述超聲波模塊的工作原理為:超聲波模塊內(nèi)部有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板，當(dāng)兩極外加脈沖信號(hào)的頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，從而產(chǎn)生超聲波；同理，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片產(chǎn)生振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。請參閱圖3，圖中s為超聲波傳播距離；h為超聲波發(fā)射探頭與超聲波接收探頭之間的距離；由于s遠(yuǎn)大于h，因此可近似認(rèn)為d=s，則d=s=ct/2，其中，t為發(fā)射超聲波與接受超聲波的時(shí)間間隔，c為超聲波在空氣中的傳播速度。
[0028]本實(shí)用新型中，所述語音模塊是市場推出的一款具有PWM輸出的OTP語音標(biāo)準(zhǔn)芯片。共有3個(gè)1 口，外圍最低僅需要一個(gè)104電容就可以穩(wěn)定的工作，產(chǎn)品方案成本極低。此語音芯片內(nèi)置電阻，沒有外圍元件，外圍電路只需要一個(gè)104電容。工作電壓2.2-5.5V，適用范圍很寬。輸出方式為PWM。此芯片是特定的固定標(biāo)準(zhǔn)模塊，可以通過單片機(jī)最少2個(gè)1 口控制多達(dá)128段聲音任意調(diào)節(jié)和組合的語音標(biāo)準(zhǔn)芯片。
[0029]所述語音模塊的控制原理說明:此控制方式是采用了模擬串行的控制方式。如需要播放第幾個(gè)地址的內(nèi)容就發(fā)送幾個(gè)脈沖(大于50us即可，建議采用10us左右，下同)的原理,可以快速的控制多達(dá)128段地址的任意組合。
[0030]所述語音模塊模擬串行工作時(shí)各1 口的作用:
[0031]所述busy引腳:芯片工作時(shí)(播放聲音)，輸出低電平，停止工作或者待機(jī)時(shí)，保持高電平；
[0032]所述data引腳:接受控制脈沖的腳位。收到幾個(gè)脈沖，就播放第幾個(gè)地址的內(nèi)容；
[0033]所述rst引腳:任何時(shí)候，收到一個(gè)脈沖的時(shí)候，可以使芯片的播放指針歸零(就是使DATA的腳位恢復(fù)到初始狀態(tài))同時(shí)即刻使芯片停止，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)；
[0034]工作示例:例如現(xiàn)在需要播放第十段聲音。STC15F2K61S2單片機(jī)的控制原理是:先發(fā)送一個(gè)復(fù)位脈沖到rst引腳，接著發(fā)送10個(gè)脈沖到data引腳。芯片即刻工作，播放第十段聲音:如果需要播放第五段的聲音，則是:先發(fā)送一個(gè)復(fù)位脈沖到rst引腳，接著發(fā)送5個(gè)脈沖到data引腳，芯片即刻工作，播放第五段的聲音；依此類推。
[0035]本實(shí)用新型中，所述DS1320時(shí)鐘芯片是DALLAS公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM，通過簡單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路提供秒、分、時(shí)、日、日期、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整，時(shí)鐘操作可通過AM/PM指示決定采用24或12小時(shí)格式:DS1302與單片機(jī)之間能簡單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需用到三個(gè)口線=(I)RES (復(fù)位)(2) 1/0(數(shù)據(jù)線)(3) SCLK (串行時(shí)鐘)。時(shí)鐘/RAM的讀/寫數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá)31個(gè)字節(jié)的字符組方式通信。DS1302工作時(shí)功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于lmW。
[0036]本實(shí)用新型中，所述液晶顯示器采用IXD12864 (ST7920)液晶顯示所測距離、時(shí)間日期和警報(bào)距離。
[0037]本實(shí)用新型中，所述煙霧傳感器適用于家庭或工廠的氣體泄漏監(jiān)測裝置，適宜于液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氫氣、煙霧等監(jiān)測裝置，其具有以下特點(diǎn):
[0038](I)具有信號(hào)輸出指示；
[0039](2)雙路信號(hào)輸出(模擬量輸出及TTL電平輸出)；
[0040](3) TTL輸出有效信號(hào)為低電平。(當(dāng)輸出低電平時(shí)信號(hào)燈亮，可直接接單片機(jī))；
[0041](4)模擬量輸出0~5V電壓，濃度越高電壓越高；
[0042](5)對液化氣,天然氣,城市煤氣有較好的靈敏度；
[0043](6)具有長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性；
[0044](7)快速的響應(yīng)恢復(fù)特性。
[0045]本實(shí)用新型的工作原理是:由STC15F2K61S2單片機(jī)產(chǎn)生40kHz的方波脈沖，由P2.6引腳輸出，就可以在接收口 P2.7引腳(Echo引腳)等待高電平輸出；一旦有高電平輸出，即在模塊中經(jīng)過放大電路,驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波；發(fā)射出去的超聲波經(jīng)障礙物反射回來后，由超聲波接收頭接收到信號(hào)，通過接收電路的檢波放大、積分整形及一系列處理，接收口 P2.7引腳即變?yōu)榈碗娖?，讀取STC15F2K61S2單片機(jī)中定時(shí)器的值；STCl5F2K61S2單片機(jī)利用聲波的傳播速度和發(fā)射脈沖到接收反射脈沖的時(shí)間間隔計(jì)算出障礙物的距離，并由液晶顯示器顯示出來。
[0046]本實(shí)用新型的功能與使用說明:液晶顯示器主界面顯示當(dāng)前日期時(shí)間、發(fā)出語音警示的距離，實(shí)時(shí)顯示人與障礙物之間的距離，當(dāng)距離大于350cm時(shí)顯示“一cm”，如果距離前方無障礙物或者離障礙物較遠(yuǎn)，不會(huì)語音警示；當(dāng)進(jìn)入警告范圍時(shí)，語音模塊則警報(bào)提醒。按下SI鍵進(jìn)入時(shí)間調(diào)整界面并可加減年，再次按下可調(diào)月，依次按下可調(diào)年，月，日，星期，時(shí)，分，日期時(shí)間可用S2，S3按鍵實(shí)現(xiàn)了日期時(shí)間的加減設(shè)置，且加減時(shí)考慮到盲人看不到會(huì)播報(bào)加減的時(shí)間，當(dāng)按下第八次SI鍵時(shí)跳回主界面。若盲人想知道時(shí)間按下S5鍵即可語音播報(bào)當(dāng)時(shí)時(shí)間，當(dāng)按下S4鍵，進(jìn)入警告距離設(shè)置界面，按下S2，S3加減警告距離，再次按下S4語音播報(bào)設(shè)置的警告距離，提醒盲人返回主界面。當(dāng)所在區(qū)域內(nèi)可燃性氣體超標(biāo)時(shí)，語音系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)，以保護(hù)盲人安全。
[0047]上面對本專利的較佳實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本專利并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本專利宗旨的前提下做出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種基于STC15F2K61S2單片機(jī)的智能語音盲人杖，其特征在于，包括STC15F2K61S2單片機(jī)，以及與STC15F2K61S2單片機(jī)連接的語音模塊、時(shí)鐘芯片、超聲波模塊和按鍵模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于STC15F2K61S2單片機(jī)的智能語音盲人杖，其特征在于，所述STC15F2K61S2單片機(jī)的輸入端還連接有煙霧傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于STC15F2K61S2單片機(jī)的智能語音盲人杖，其特征在于，所述STC15F2K61S2單片機(jī)的輸出端還連接有液晶顯示器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的基于STC15F2K61S2單片機(jī)的智能語音盲人杖，其特征在于，所述時(shí)鐘芯片采用DS1320時(shí)鐘芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于STC15F2K61S2單片機(jī)的智能語音盲人杖，其特征在于，所述液晶顯示器的大小為128mm*64mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的基于STC15F2K61S2單片機(jī)的智能語音盲人杖，其特征在于，所述STC15F2K61S2單片機(jī)的P3.2引腳、P3.4引腳、P2.5引腳依次與語音模塊的rst引腳、data引腳、busy引腳連接,所述語音模塊的Gnd引腳與Vcc引腳通過電容Cl連接，所述語音模塊的pwm-Ι引腳和pwm-2引腳連接喇機(jī),語音模塊的Vreg引腳通過電容C2連接GND端；所述STC15F2K61S2單片機(jī)的Pl.5引腳、Pl.6引腳、Pl.7引腳依次與DS1320時(shí)鐘芯片的sclk引腳、I/O引腳、ce引腳連接，所述DS1320時(shí)鐘芯片的Vcc2引腳連接電源，DS1320時(shí)鐘芯片的Xl引腳和X2引腳通過晶振XTLA連接；所述STC15F2K61S2單片機(jī)的P2.6引腳和P2.7引腳依次連接超聲波模塊的trig引腳和ecno引腳；所述STC15F2K61S2單片機(jī)的P1.0-P1.4依次與按鍵模塊的按鍵S1-S5連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于STC15F2K61S2單片機(jī)的智能語音盲人杖，其特征在于，所述STC15F2K61S2單片機(jī)的P3.0引腳與煙霧傳感器的DO引腳連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的基于STC15F2K61S2單片機(jī)的智能語音盲人杖，其特征在于，所述STC15F2K61S2單片機(jī)的P0.0-P0.7引腳以及P2.0-P2.4引腳均與液晶顯示器連接。
【文檔編號(hào)】A61H3/06GK204208002SQ201420678993
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】徐宇寶, 張曉東, 林華, 秦志鋼, 林澤民, 王波 申請人:皖西學(xué)院