【文章內(nèi)容簡介】 導(dǎo)盲犬本文暫且不論，就現(xiàn)在已經(jīng)研究出來的的導(dǎo)盲系統(tǒng)而言，包括超聲波導(dǎo)盲系統(tǒng)、無線電導(dǎo)盲、衛(wèi)星導(dǎo)盲系統(tǒng)、紅外線導(dǎo)向燈系統(tǒng)等。研究出來的導(dǎo)盲體系中的超聲波導(dǎo)盲體系可以劃分成兩種：基于電子技術(shù)的導(dǎo)盲體 和基于機(jī)器人技術(shù)的導(dǎo)盲系統(tǒng)。 9 語音技術(shù) 語音技術(shù)應(yīng)用在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中，其關(guān)鍵技術(shù)包括自動(dòng)語音識(shí)別技術(shù)（ ASR）和語音合成技術(shù)（ TTS）。未來人機(jī)交互的發(fā)展方向是讓計(jì)算機(jī)能看、能聽、能說、能感覺，語音是未來人機(jī)交互最有前途的方法，因而語音交互在未來計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展中更具優(yōu)勢。 “自動(dòng)翻譯電話程序”是最早的聲音技術(shù)，那個(gè)時(shí)候，該技術(shù)包含語音識(shí)別、自然語言理解及語音合成，這三項(xiàng)技術(shù)在聲音技術(shù)的發(fā)展長河中是非常關(guān)鍵的。關(guān)于語音識(shí)別的研究，得追溯到 20世紀(jì) 50年代貝爾實(shí)驗(yàn)室中的 Audry系統(tǒng)，在后來的研究中，研 究人員逐漸打破非特定的物體和大詞匯連續(xù)語音的障礙。 要想使電腦說出話，就必須得使用語音合成技術(shù)，這個(gè)最主要的是語文轉(zhuǎn)換技術(shù)（ Text Speech）。目前甚至在汽車的信息系統(tǒng)里也被出現(xiàn)使用了語音合成，車的主人能夠?qū)⑺螺d到系統(tǒng)電腦內(nèi)的相關(guān)文檔、 Email中，根據(jù)語文轉(zhuǎn)換技術(shù)的原理，將文本信息轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成語音信號(hào)，車主就可以在車內(nèi)收聽了。 2 設(shè)計(jì)目的與方案 本章節(jié)首先介紹本設(shè)計(jì)的目的與要求，然后對該系統(tǒng)的工作原理做一個(gè)具體的闡述。 設(shè)計(jì)目的 當(dāng)前，盲人的出行主要依賴于盲道，導(dǎo)盲犬以及手杖等輔助裝 備，或者是在家人的攙扶下行走，這樣無論是便捷性還是安全性，都不是很好。超聲波盲人導(dǎo)航儀則能彌補(bǔ)傳統(tǒng)導(dǎo)盲系統(tǒng)的缺陷，通過超聲波測距系統(tǒng)很好地識(shí)別障礙物，并算出障礙物與盲人所處位置的距離，當(dāng)距離小于系統(tǒng)規(guī)定的安全距離時(shí)，導(dǎo)盲儀就會(huì)做出及時(shí)的報(bào)警，讓盲人能夠擁有充分的反應(yīng)時(shí)間，從而做出更好的判斷。該設(shè)計(jì)的目的是為盲人提供一種方便盲人出行的路線，并將這些路線規(guī)劃到導(dǎo)盲系統(tǒng)中，以此解決現(xiàn)有導(dǎo)盲系統(tǒng)不能夠?yàn)槊と税踩珳?zhǔn)確地導(dǎo)盲的問題，讓盲人外出更方便，更安全，也讓盲人的家人對盲人的獨(dú)立外出更加放心。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 我們擬采用 51單片機(jī)來作為超聲波盲人導(dǎo)盲系統(tǒng)的控制核心，根據(jù)超聲波測距特性與原理，測量盲人與障礙物之間的距離，系統(tǒng)自動(dòng)將障礙物與盲人之間的距離來與系統(tǒng)設(shè)定的安全距離（假設(shè)安全范圍為 ）進(jìn)行比較，以此來判斷盲人是否在安全距離范圍內(nèi)，當(dāng)盲人距離障礙物小于 ，系統(tǒng)將會(huì)發(fā)出提示音來警示盲人提前做出反應(yīng)。利用該導(dǎo)盲系統(tǒng)，我們在盲人的導(dǎo)盲杖前端以及盲人特制鞋的兩個(gè)外端安裝本系統(tǒng)，讓導(dǎo)盲鞋與導(dǎo)盲杖 10 相輔相成，導(dǎo)盲杖提供支撐，引導(dǎo)以及探測前方范圍內(nèi)的障礙物情況，導(dǎo)盲鞋探測盲人左右兩端的情況，讓盲人更好的掌握來 自前端以及左右兩端的路況，并提前做出最好的判斷，讓盲人的出行更安全，更方便。 在做本系統(tǒng)的仿真中，我暫時(shí)用普通的報(bào)警電路替代了語音提示電路，在實(shí)際中，我們可以使用語音提示電路來替代報(bào)警電路，從而使該導(dǎo)盲系統(tǒng)更加完善，更加具有適用性和友好性。圖 21是系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖。 圖 21 系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖 系統(tǒng) 仿真設(shè)計(jì) 在本次 模擬仿真系統(tǒng)中，超聲波信號(hào)由內(nèi)部定時(shí)器 1產(chǎn)生，信號(hào)輸出口為 ,而測距的時(shí)間點(diǎn)則是由外部中斷確定，每當(dāng)按下按鍵，則會(huì)觸發(fā)單片機(jī)的外部中斷。單片機(jī)會(huì)根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部軟件的設(shè)計(jì)，讀取 TH1和 TL1的數(shù)值（系統(tǒng)計(jì)算的隨機(jī)數(shù)值），數(shù)值小于等于 2021時(shí)，指示燈亮起，代表蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲音，大于 2021時(shí)，指示燈就不會(huì)亮起來，表示蜂鳴器不響。如圖 22為系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)圖。（仿真實(shí)驗(yàn)中，只是為了實(shí)驗(yàn)需要而加上的 LCD模塊，指示燈模塊，這些在現(xiàn)實(shí)中并不需要，只是來表示蜂鳴器響沒響，并且在現(xiàn)實(shí)生活中，蜂鳴器也會(huì)由語音芯片替代。在仿真系統(tǒng)中，距離值 value的計(jì)算公式為(high*256+low)*17/100。） 圖 22 系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)圖 語音提示 手杖 語音提示 導(dǎo)盲儀 鞋 導(dǎo)盲儀 導(dǎo)盲儀 晶振電路 LCD 顯示 按鍵電路 報(bào)警電路 AT89C51 11 3 超聲波測距原理 本章節(jié)介紹了超聲波測距的 原理，對超聲波測距做了一個(gè)詳細(xì)的闡述。 超聲波測距原理 如圖 3，超聲波測距是指，通過超聲波發(fā)射裝置發(fā)射出超聲波，然后接收器接受反射波，根據(jù)發(fā)射 – 接受的 時(shí)間差 來計(jì)算與障礙物間的距離，這與 雷達(dá) 測距原理比較相似。超聲波測距原理是這樣的，先通過超聲波發(fā)射器 將超聲波向被測方向發(fā)射，在發(fā)出超聲波的同時(shí)，開始計(jì)時(shí)，根據(jù)超聲波在空氣中傳播碰到障礙物反射的原理，反射波會(huì)被超聲波接收器接收，一旦反射波被接收，計(jì)時(shí)便會(huì)立刻停止。（根據(jù) 計(jì)時(shí)器 上記錄的時(shí)間 t，通過公式，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)與障礙物之間的距離 (s)，即： s=340t/2，忽略溫度對超聲波速度的影響）（超聲波在空氣中的傳播速度為 340m/s） 圖 3 超聲波測距儀原理圖 4 系統(tǒng)模塊 本章節(jié)對超聲波導(dǎo)盲儀的幾個(gè)模塊進(jìn)行簡單的介紹，包括其在整個(gè)系統(tǒng)中的功能。其中主要有 AT89C51 單片機(jī)、語音提示系統(tǒng)，超聲波發(fā)射與接收模塊。 AT89C51 單片機(jī) AT89C51是一種帶 4K字節(jié) FLASH存儲(chǔ)器（ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能 CMOS 8位微處理器。 相比較其他的新型單片機(jī)，它簡單、精巧、易操作。作為一款核心微處理器，它支持串口調(diào)試。它的端口結(jié)構(gòu)是準(zhǔn)雙向并行口，而且可以兼 有外部并行總線，所以其擴(kuò)展性能較好。它的成本可控制在一定程度。 如圖 41為 AT89C51單片機(jī)實(shí)物圖。 接受檢測 計(jì)時(shí)器 調(diào)制器 控制器 顯 示器 振蕩器 定時(shí)器 聲電換能器 電聲換能器 12 圖 41 AT89C51單片機(jī)實(shí)物圖 語音提示系統(tǒng) SYN6288 中 文 語音合成芯片是一 款 高端的語音合成芯片 ， 成本 較同類相對較低 ，效果更自然。 SYN6288 使用 異步串行口 來 接收合成的文本 與 轉(zhuǎn)型（ TTS）， 以及 文本 與 語音 的轉(zhuǎn)換 。為了保持 OSYNO6188 SYN6288語音合成芯片的優(yōu)勢：最低 SSOP28L貼片封裝， 使用簡單的 硬件接口， 成本效益 高 ； 此外， SYN6288 文本識(shí)別更智能，語音合成更自然，大大提高 了 語音合成效果 以及 識(shí)別效果， 是一款在語音市場的 高端應(yīng)用。 如圖 42 為芯片實(shí)物圖。 圖 42 SYN6288 芯片實(shí)物圖 超聲波發(fā)射與接收模塊 本模塊主要功能是超聲波的發(fā)射與接收，包含超聲發(fā)射與接收轉(zhuǎn)換電路以及超聲波傳感器。 超聲波發(fā)射電路：由 74 LS04逆變器與超聲換能器組成，通過延時(shí)程序 ,從單片機(jī) 口輸出方波形狀的數(shù)字信號(hào)，分為兩路，分別通過逆變器送到換能器的兩端來 增強(qiáng)發(fā)射出的超聲波。 超聲波接收電路：接收電路主要由 CX20216 芯片構(gòu)成。 CX20216A 用來接收紅外線， 它 13 擁有 7 個(gè)引腳，該器件的引腳功能如表 41。 表 41 引腳功能 引腳 功能 引