光電智能導(dǎo)盲器方案設(shè)計

眼睛是我們身體不可缺少的器官，是人類了解世界感知外界的窗口，然而對于盲人來說簡單的散步都是一件奢侈的事情。本文設(shè)計一種光電智能導(dǎo)盲器幫助盲人能夠在不借助他人或當盲犬的情況下，盲人經(jīng)過簡單的訓練可以利用觸覺感知脈沖信號并根據(jù)的頻率變化來判斷有無障礙物及離障礙物的距離和大致方位，達到導(dǎo)盲作用。

一、研究方案

利用紅外測距原理障礙物進行多點測量并將障礙物信息通過電脈沖信號傳遞給手指，使使用者通過觸覺大概感知到障礙物及其方位。當打開聲音開關(guān)時會有聲音提示障礙物方位。（如圖1）

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由于探測距離和高度的影響，本系統(tǒng)測量范圍可設(shè)定在六米以內(nèi)。近距工作模式工作距離設(shè)定為兩米工作高度為兩米，這樣可以保證使用者在復(fù)雜的工作環(huán)境中能不晃動儀器就能感知障礙物的存在。

光學部分采用850nm 紅外LED 光源，出射角為20 度，功率1W 出射距離可達20米，滿足測量距離的覆蓋要求。接受器件選用850nm 紅外接受管，經(jīng)過光學系統(tǒng)使其接收角度控制在1 度。電子部分可控制光源發(fā)出一個脈沖的同時開始計時，當接受器接收到這個脈沖時計時結(jié)束，單片機根據(jù)時間得出距離，測距方程:D=CT/2(D 為被測距離,C 為光速,T 為光脈沖信號來回于測距儀和待測目標反射脈沖的時間)。采集系統(tǒng)會對每個接受器所對應(yīng)角度進行掃描，然后把數(shù)據(jù)傳遞給單片機進行分析，從而對計算出障礙物的距離和方位，最后通過脈沖發(fā)生器和揚聲器把信息傳遞給使用者。

二、技術(shù)路線及可行性分析

2.1 光學部分

利用多枚850nm 大功率LED 作為光源。光源視角為44 度在5m 處形成高2m，在2.5m出形成低1m 的光幕（如圖2）。此工作模式可在復(fù)雜場合使用。

接收器為850nm 紅外接收器陣列，每個接收器針對各自的小視場范圍進行接收以提高單個接收器的方向性，減小光信號的疊加干擾。在光源的工作模式下，分別針對光源的視角用機械的方式改變接收的角度。

2.2電子部分

本系統(tǒng)利用ATMEGA16L 單片機作為控制器，對每個角度的接收器信號進行比較分析，并將分析結(jié)果轉(zhuǎn)化為電脈沖信號使人感知（如圖4）本系統(tǒng)采用ATMEGA16L 單片機作為主控芯片。單片機對于TDCGP2 進行寄存器配置以及時間測量控制，時間測量結(jié)果傳回給單片機通過算法進行距離的精確計算。通過測量結(jié)果得出哪個方向是否有障礙物，通過脈沖發(fā)生器產(chǎn)生電流信號刺激手指，從而讓盲人知道哪個方向有障礙物向哪個方向躲避。單片機控。

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