基于ATmega64单片机智能导盲系统设计

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1、第31卷第5期华北水利水电学院学报V0L3lNo．52010年l0月JournalofNoahChinaInstituteofWaterConservancyandHydroelectricPower0ct．2010文章编号：1002—5634(2010)05～0106—04基于ATmega64单片机智能导盲系统设计曹文思，巩鲁洪，陈建明，邱道尹(1．华北水利水电学院，河南郑州450011；2．郑州祥和集团电力安装有限公司，河南郑州450053)摘要：以ATmega64单片机作为主控制器，设计了一种基于超声波、红外测距原理和GSM数据传输的多功能智能导盲系统．此

2、系统包括超声波测距、红外测距、语音提示、电子罗盘、GSM模块等部分．采用超声波和红外传感器探测障碍物，采用电子罗盘检测行走方向，并将障碍物信息和方向信息以语音的方式提示给盲人，达到导盲作用．最后对测距误差和系统测障盲区进行了研究．关键词：智能导盲；单片机；超声波测距；红外；测量盲区中图分类号：TP273；TP302．1文献标志码：A在一个现代化的城市中，导盲系统是一个城市统将通过GSM网络将求助信息发送到指定的手机保障体系的重要组成部分．传统的导盲手段有手杖、或者数据中心．手机号码和短信求助内容可以通过导盲犬．手杖导盲简单、方便、成本低，但可靠性不附带的上位机设

3、置软件来设置，并通过RS232通高，容易忽略一些障碍物；导盲犬成本高且使用不方信口传输给系统．为了避免在环境嘈杂情况下语音便⋯．导盲机器人只能在平坦路面使用。．笔者研信息不能清晰地传递给盲人，系统还在手柄位置加制一种实用的多功能智能导盲系统，它能够帮助盲入了电子震动器，通过震动的频率来表达前方障碍人在无需专人陪伴的情况下，独立外出行走，并且在物的远近．系统原理如图1所示．出现紧急情况时，可以实现远程求助．本系统具有智能化、功能强大、性能可靠、携带方便、操作简单等特点．1系统功能及原理系统采用ATMEL公司生产的高性能单片机ATmega64单片机作为主控制器，包含

4、了超声波测距系统、红外测距系统、语音播报系统、电子指南针系统、GSM短信远程求助系统等．其中采用超图1系统的原理框图声波传感器检测正前方和空中障碍物，采用红1．1超声波测距部分原理外传感器检测路面上的低矮障碍物．当检测到障碍超声波是指频率高于20kHz的声波．超声波在时，单片机将控制语音芯片，实时播报障碍信息．系空气中的传播速度约为340m／s，若忽略温度变化统还融入了电子罗盘传感器来获得盲人行走的方的影响，如果知道超声波在发射后遇到障碍物反射向，盲人可以通过按钮来触发系统语音播报行走的回来的时间差△，便可计算出超声波发射器距障碍方向信息．系统还加入GSM短信模

5、块，当出现紧急物的距离．s，理论上可表示为情况时，盲人可以通过按钮来触发紧急求助功能，系收稿日期：2010—05—30基金项目：河南省科技厅重大攻关项目(092102210234)．作者简介：曹文思(1978一)，男，河南开封人，讲师，硕士，主要从事电力电子和信号处理方面的研究第31卷第5期曹文思，等：基于ATmega64单片机智能导盲系统设计lO7专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器．考虑到红S=÷△￡．(1)Z外遥控常用的载波频率38kHz与测距超声波频率由于超声波是以声速传播的，通常声速随温度40kHz较为接近，可以将它用于超声波检测．实验的变化比较大，因

6、此产生的测量误差也比较大，所以证明，其具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力．超在温度变化较大的环境下进行测量时，需要考虑声声波接收部分电路如图3所示．PE4为单片机的外速补偿问题．所以实际的距离计算公式应为部中断输入脚．1s=÷(3331．5+0．6070)At，(2)二式中0为环境温度．1．2红外测距部分原理红外测距¨”传感器采用的是日本Sharp公司生产的GP2YOA02YK红外传感器，输出信号为电压信号．其原理是三角测量原理，红外发射器按照一定的角度发射红外光束，当遇到物体以后，光束会反射回来．反射回来的红外光线被CCD检测器检测到以后，会获得一个偏移值￡，

7、利用三角关系，在已知图2超声波发射电路偏移距，中心距，以及滤镜焦距／的情况下，传感CX2o1O6器到物体的距离D就可以通过几何关系计算出来了，计算公式为D=等．(3)二L1．3GSM原理GSM是全球移动通讯系统(GlobalSystemforMobileCommunicalion)的简称，是一种起源于欧洲的移动通信技术标准．本系统选用SIM300C模块实图3超声波接收电路现短信收发功能，利用GSM短信功能来实现远程求2．2红外测距硬件设计助．具体实现过程是：当盲人遇到紧急情况时，通过GP2YOA02YK红外传感器测量范围为20～触发杖体上的紧急求助按钮，系统自动

8、将求助信息150em．G