基于51單片機的語音導(dǎo)盲系統(tǒng)的設(shè)計畢業(yè)設(shè)計(編輯修改稿)
2024-10-02 15:42 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 文介紹一款語音導(dǎo)盲系統(tǒng)的設(shè)計，能在一定程度上解決廣大盲人患者出行困難。 整個系統(tǒng)分為兩部分，一是眼鏡探測器，二是隨身攜帶的語音提醒裝置。都含有硬、軟件兩個部分設(shè)計。此款導(dǎo)盲眼鏡系統(tǒng)以超聲測距探測障礙物獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)，利用 無線數(shù)傳模塊傳送，獲得數(shù)據(jù)后，單片機即進行數(shù)據(jù)處理，最后控制 ISD 系列語音芯片給出播報提醒，同時啟動振動提醒。該系統(tǒng)主要優(yōu)點如下：操作簡單方便；超聲測距、無線傳輸讓整個導(dǎo)盲設(shè)備更輕松；具有語音告知功能，兼帶振動功能，更加人性化、智能化。 第一節(jié) 總體方案 系統(tǒng)以 51系列單片機為核 心控制器，利用超聲測距模塊、無線傳輸模塊、 ISD4003語音芯片、 LM386 集成運放、 NOKIA5110 LCD 液晶顯示器等外設(shè)配合使用搭載的一個語音導(dǎo)盲設(shè)備。系統(tǒng)整體框圖如 所示。 圖 系統(tǒng)整體圖 2 第二章 硬件電路的設(shè)計 第一節(jié) 超聲模塊電路 一、超聲模塊電路 超聲波測距是借助于超聲脈沖回波渡越時間法來實現(xiàn)的。設(shè)超聲波脈沖由傳感器發(fā)出到接受所經(jīng)歷的時間為 t，超聲波在空氣中的傳播速度為 c，則從傳感器到目標(biāo)物體的距離 T?？捎孟率角筇帲?D=ct／ 2，如表 超聲模塊與單片機接口電路，如圖 。 表 引腳 功能 1 VCC 2 Trig 3 Echo 4 GND 圖 超聲模塊接口電路圖 二、導(dǎo)盲杖控制系統(tǒng) 導(dǎo)盲杖控制系統(tǒng)采用分散式控制方式，如圖 所示。該導(dǎo)盲杖控制系統(tǒng)主要由控制單元、超聲波測距單元、圖像識別處理單元、語音控制單元等組成。主控制單元主要完成導(dǎo)盲杖各個部分的協(xié)調(diào)控制、計算和分析；超聲波測距單元完成人在行走過程中對障礙物距離的測算功能，以做出運動策略的分析；圖像識別處理單元完成人在行走過程中對障礙物的檢測識別功能；語音控制單元完成對盲人的語音提示和發(fā) 出警報等。主控制單元采用 AT89S52 單片機，圖像識別處理單元采用 ADSPBF533（簡稱 3 BF533）為中心處理器的圖像識別系統(tǒng)，其他單元均采用 AT89S51 單片機，各個部分通過串口多機通信來完成信息交換。多機通信中采用總線型從式多機系統(tǒng)。 圖 導(dǎo)盲系統(tǒng)集散控制框圖 三、障礙物檢測識別和超聲波測距原理 我們所研究的障礙物檢測識別是基于直線段匹配的障礙物檢測識別技術(shù)。因為大多數(shù)的障礙物呈現(xiàn)為棱柱形，圓臺狀，長方體等形狀（如電線桿，箱子，桌子等），而且這兩條直線段中的像素點的梯度方向應(yīng)該是對稱的 ，所以檢測出這些近似直線段的邊緣就可以重構(gòu)無題輪廓，從而識別檢測出障礙物。本文提出的算法主要有三部分組成：首先計算原圖像中邊緣點的梯度值和梯度方向，并按照“同一直線段像素點的梯度值和梯度方向近似”的原則從邊緣點圖像中提取出直線段；然后利用提取出來的直線段的各種屬性（長度，梯度方向，位置），兩條直線段之間像素點的灰度直方圖以及背景灰度直方圖對直線進行匹配，搜索出分別對應(yīng)于各個物體左右邊緣的兩兩相對的直線段；最后按照匹配計算出匹配值重構(gòu)“障礙物”輪廓并確定其位置。 超聲波為直線傳播方式，頻率越高，反射能力越強， 而繞射能力越弱。利用超聲波的這種特性，常常用渡越時間檢測法進行距離的測量。其工作原理是：換能器向介質(zhì)中聲速為 C，回波到達時刻與發(fā)射波時刻的時間差為 t，就可以計算出發(fā)射點與反射點的距離 s， s=c t/2 式中， c為超聲波的傳播速度（ m/s）。超聲波在固體中傳播速度最快，在氣體中傳播速度最慢，而且聲速 c與溫度有關(guān)。如果環(huán)境溫度變化顯著，必須考慮溫度補償問題。空氣中聲速與溫度的關(guān)系可以表示為（ 2） C= 式中 T 4 為環(huán)境溫度（℃）。超聲波常溫下在空氣中的傳播速度是 340m/s，這里
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