【正文】 。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。在I/O觸發(fā)位置，需要給至少給我們一個10us高電平信號。 發(fā)射聲壓方位特性圖HYSRF05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。（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。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HYSRF05。 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。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。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。 （10）XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。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)。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。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。另外，P3還接收一些控制信號的Flash編程和驗證。當作為輸入，外部向下引線由于內(nèi)部電阻和輸出電流。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。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。 MOSI（在系統(tǒng)編程用）。 此外，（）和定時器/計數(shù)器2 的觸發(fā)輸入（）。程序校驗時，需要外部上拉電阻的幫助。在P0端口寫“1”時，該引腳用為高阻抗輸入。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。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。（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。 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作，語音芯片發(fā)出相應的振動提示或語音提示。 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。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。3 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。假設超聲波探頭與障礙物之間的距離為S，則測距如式（）： 式（）式（）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是超聲波從發(fā)射到被接受所使用的時間。這就是本設計超聲波測距的原理。定時器控制計算傳輸調(diào)制計時振蕩脈沖增益放大超聲波發(fā)射超聲波接受 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時超聲波就會返回，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。往返時間法的基本原理就是在曉的聲波的在某種介質(zhì)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。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。 （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。距離過遠時，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]。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)。聲波功率就是衡量聲音做功快慢的物理量。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)。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。2 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。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的各個模塊關鍵元器件的說明。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。電路的抗干擾性強。 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。本設計就是為了避免盲人在行走時與前方障礙相撞。如果有一種既輕巧，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。 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 47 頁 共 47 頁南京理工大學泰州科技學院作者：黃建軍1 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，結果顯示，我國有視力殘疾患者近1400萬，其中盲人約就有620萬。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。 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。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。該系統(tǒng)有很多其他產(chǎn)品所不具備的特點比如：電路結構簡單，元器件價格便宜。用來提醒來往行人和車輛避讓。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6章結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。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。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。 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。 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。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。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。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。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]。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。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。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)。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。發(fā)射模塊接受模塊控制系統(tǒng)蜂鳴器數(shù)據(jù)顯示 智能導盲預警系統(tǒng)結構框圖 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。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。 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]。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。作為輸出口，每位都能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。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)。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。 T2EX（定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）。（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。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。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。端口引腳第二功能： RXD（串行輸入口）、 TXD（串行輸出口）、 INTO（外中斷0）、 INT1（外中斷1）、 TO（定時/計數(shù)器0）、 T1（定時/計數(shù)器1）、 WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）、 RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）。（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。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。 （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0000HFFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。（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。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。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)。復位電路的目的就是在需要電路復位時能夠及時的復位，從而修正之前的錯誤，確保電路的正常循環(huán)。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?；竟ぷ髟恚?）采用I/O端口TRIG觸發(fā)方式，最少要給予10us的高電平信號。其中心頻率為40kHz，10V的發(fā)射電壓，在大氣壓是0dB=≥95dB；40kHz中心頻率是在接收靈敏度之內(nèi)的，在大氣壓是0dB=10V/pa的條件下是≥65dB；靜電容量為1260pF～2340pF；～3m；6dB下的指向角為60176。這個超聲波模塊能夠進行2 cm～5 m的測距，基本上符合本設計的要求，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]。超聲波的發(fā)射器也需要一定的脈沖信號，采用激勵就可以解決脈沖的問題。 （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。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。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。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。其功能特點（1）支持GB231GBK、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；（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)