基于单片机的超声波导盲杖杖选题背景

导盲杖国内外课题研究现状如何?
具体是处在什么样的水平呢?
我国山东大学刘洪元朋友队在这方面有比较深入的研究。建议联系他们基于RFID和语音合成的导盲系统研究--《南京理工大学》2013年硕士论文
基于RFID和语音合成的导盲系统研究
【摘要】:本文旨在设计便携式、低成本的RFID导盲系统,该系统在不需要网络、手提电脑、手机等设备的前提下,能够由导盲杖获取铺设在盲道上的RFID电子标签内信息,并且具有语音合成与播放的功能,给予盲人语音提示。
系统设计中,RFID电子标签内存储有路况、公共设施以及方向等信息,铺设在盲道上。采用单片机控制RFID阅读器与电子标签之间建立通讯联系,读取RFID电子标签内存储的信息,信息处理后,经语音合成与播放模块给予盲人语音导盲提示。为了实现RFID导盲要求,选择了IS015693标准高频13.56MHzRFID技术用于导盲系统,设计了基于TRF7961的RFID阅读器模块。为了实现语音提示功能,设计了基于SYN6288的语音合成与播放模块。为了减轻电子标签的存储压力,降低标签成本,设计了基于AT45DB061A的存储模块,用于存储常用语句以及更加详细的路况信息。整个导盲系统采用低功耗的单片机MSP430F123作为主控制器,协调各模块的工作,实现导盲应用。
本文设计并实施了RFID电子标签铺设实验,对实验结果进行了分析,得到了合理的电子标签铺设间距。
【关键词】:
【学位授予单位】:南京理工大学【学位级别】:硕士【学位授予年份】:2013【分类号】:TN912.33;TP391.44【目录】:
摘要3-4Abstract4-71 绪论7-13 1.1 研究背景7 1.2 传统导盲系统7-9 1.3 RFID导盲的优势9-10 1.4 国内外RFID导盲的研究状况分析10-11 1.5 本文的设计目标与内容安排11-132 RFID电子标签的选择13-17 2.1 电子标签的类型选择13-15 2.2 电子标签的标准选择15-16 2.3 本章小结16-173 RFID导盲系统总体设计17-21 3.1 导盲杖硬件总体设计17-18 3.2 导盲杖软件总体设计18-20 3.3 RFID标签存储内容及盲道设计20 3.4 本章小结20-214 RFID导盲杖硬件设计21-41 4.1 系统电源设计21-22 4.2 单片机应用设计22-25
4.2.1 单片机选择22-23
4.2.2 单片机JTAG接口设计23
4.2.3 单片机复位电路及时钟电路设计23-24
4.2.4 单片机接口设计24-25 4.3 RFID阅读模块硬件设计25-28
4.3.1 RFID阅读器芯片选择25-26
4.3.2 TRF7961外围电路设计26-28 4.4 导盲杖天线的设计与安装28-35
4.4.1 天线类型选择28-29
4.4.2 天线品质因数Q的确定29-30
4.4.3 天线调谐30-31
4.4.4 天线匝数和线圈半径的确定31-32
4.4.5 天线网络匹配32-33
4.4.6 天线安装33-35 4.5 语音合成与播放模块硬件设计35-38
4.5.1 语音合成与播放芯片的选择35-36
4.5.2 SYN6288外围电路设计36-38 4.6 存储器模块硬件设计38-39
4.6.1 存储器的选择38
4.6.2 AT45DB041D外围电路设计38-39 4.7 系统功耗分析39 4.8 导盲杖总体设计安装39-40 4.9 本章小结40-415 RFID导盲杖软件设计41-57 5.1 单片机宏定义41 5.2 阅读器模块软件设计41-49
5.2.1 TRF7961控制寄存器设置41-43
5.2.2 单片机与TRF7961通信软件设计43-44
5.2.3 TRF7961与标签通讯软件设计44-49 5.3 语音合成与播放模块软件设计49-53
5.3.1 单片机串口通讯程序设计49-51
5.3.2 语音合成与播放程序设计51-53 5.4 存储器模块软件设计53-56 5.5 本章小结56-576 标签信息存储格式与盲道铺设57-61 6.1 电子标签信息存储格式设计57 6.2 电子标签铺设方案57-58 6.3 电子标签铺实验及分析58-60 6.4 本章小结60-617 总结与展望61-63 7.1 本文的研究成果61 7.2 技术展望61-63致谢63-64参考文献64-67附录A67-68附录B68-73
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京公网安备74号超声波导盲杖的设计
> 超声波导盲杖的设计
超声波导盲杖的设计
摘要:世界上视觉障碍者数量众多,他们只能用60%的感觉来获取信息。盲杖是为视觉障碍者提供环境导引的辅助工具。它通过波对周围环境进行探测,将探测的信息反馈给视觉障碍者,帮助他们视觉信息的缺失。因而一款实用的导盲杖来帮助视觉障碍者是十分重要的。本在分析了国内外现有导盲辅助工具特点的基础上,确定了盲杖的总体方案,重点阐述了系统的硬件设计和软件设计。系统采用PIC12C671作为主控制器,设计了超声波发射接收电路和语音报警电路,并进行了软件程序的编写,以达到辅助盲人安全行走的目的。关键词:超声波;视觉障碍者;PIC12C671;0 引言 随着电子技术的不断成熟和发展,人们对电子产品的需求转移到为人类的生活上来。依据超声波测距原理辅助盲人行走,而超声盲杖目前国内市场罕见,与盲人需求相差甚大。综合分析表明,解决好功能价格比与我国盲人购买力的矛盾,是开拓市场的关键。导盲仪器作为用于服务的电子产品的一种,要想使其控制方案更加优化、行进轨迹更加合理,模糊控制应用在导盲仪器上是发展的必然趋势。将模糊集合理论运用于自动控制而形成的模糊控制理论,在近年来得到了迅速的发展,其原因在于对那些时变的非线性的复杂系统,无法获得精确的数学模型的时候,利用具有智能的模糊控制器能给出有效的控制。1 超声波导盲杖的整体设计及原理1.1 超声波的相关概念 超声波是一种频率为20 kHz以上的声波,具有直线传播的能力,频率越高绕射能力越弱,但反射能力越强,其指向性强,能量消耗缓慢,传播的距离较远。超声波经常用于距离的测量,如测距仪和物位测量仪等都通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制,并且在测量精度方面能达到实用的要求,因此在各方面的研制上都得到了广泛的应用。1.2 导盲杖的整体设计 超声波导盲杖是将超声波探测障碍物功能与手杖触探障碍物功能结合为一体。前者适宜先期发现较远的和较大的障碍物;后者适宜于鉴别脚下低矮障碍物及反射声波不良物。因此,超声波发射与接收模块装在手杖底部,而语音报警模块则装在手杖上端,方便盲人听到报警声。本设计主要由单片机和超声波探测电路、语音报警电路等组成。其中,超声波探测电路包括超声波接收电路和超声波发射电路。超声波导盲杖硬件整体构架如图1所示:本文引用地址:2 超声波导盲杖的硬件设计2.1 微控制器的选型 PIC12C671具有如下特点:低功耗高速CMOS EPROM/EEPROM技术,宽工作电压范围,只有8个引脚,同时具有DIP和SOIC封装形式。在工作电压为5 V,时钟频率为4 MHz时耗电仅为2 mA,当工作电压为3 V,时钟频率为32 kHz时耗电仅为15&A,而待机模式只有1&A,这个特性适合于电池供电的掌上型电子产品。因此,本设计选择PIC12C671作为主控芯片。PIC12C671单片机(如图1所示)是一种功能强大的微控制器,可以为嵌入式控制系统提供高度灵活而有效的解决方案。2.2 超声波的选型 超声波是利用超声波的特性研制而成的。正常成年人的行走速度为1.5 m/s,反应时间为0.15 s~0.4 s,按照人的最慢反应时间来算,从人感知到前方障碍物到停止前进,依然还要行进0.6 m,而盲人的行走速度要低于正常人的,由此设定障碍物探测距离为3m。因此,本设计采用超声波URF04实现该模块设计。
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&&来源:京华时报&&记者:
王海欣 陈荞
--新闻线索提供方式--
电话:656611
地址:北京市朝阳区左家庄前街1号百灵大厦《京华时报》机动部
邮编:100028
&&&&昨天,在朝阳公园活动现场,一种能探测8米以外障碍物并以语音形式传送给盲人的导盲杖引来不少市民试用。当天是本市第16个无障碍推动日,多种新型无障碍产品集中展示在朝阳公园举行。除了语音导盲杖,现场还有会说话、写有盲文的厨房电器,能消除杂音、类似对讲机的助听器等多种产品亮相。市残联负责人表示,今年本市将为1.8万名残疾人家庭配装可视闪光门铃,进一步方便听觉障碍人士的日常生活。 本报记者王海欣&陈荞摄影报道
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