基于超声波测距和PSD红外测距的智能语音导盲器（二）

　　4 声音报警模块

　　本设计的报警提示将以一定时间间隔以振动频率/语音连续提示。超声波测距器所探测到的距离将以语音的方式提示使用者，形式为X.XX m,到百分位。

　　红外探头则将20~150 cm分为两段，即20~70 cm和70~150 cm.第1个区间震动器将在1 s内振3次，第2个区间在1 s内振1次以分清距离，如图8所示。

　　5 系统工作过程简述

　　系统的简略图如图9 所示。如图5 所示，IR、US 分别为红外探测器和超声波探测器。分别负责左、中、右的探测。IR 根据所探测的距离输出相应模拟量，距离与信号大小对应关系如图10所示。

　　如图5所示，负责正中间探测的超声波探测器探测距离为4~500 cm,单片机的P10（RXD），P11（TXD）与超声波探测器的TXD,RXD 相接并通过这两个端口信。超声波探测器（Ultrasonic）将数据输入单片机，单片机进行判别后，通过P2.4~P2.8的SPI总线接口发送指令给语音芯片，语音芯片根据接收到的指令将预先录制好的语音（一、……九、零、米、前方距离）按照一定排序输出到耳机（以X.XX m的方式，到百分位），提示使用者。另外，还可以通过自定义键，令语音芯片播放当前温度的语音。

　　负责左右两边的红外探头（IR Sensor）探测范围20~150 cm,其信号线与单片机的P1.0,P1.1 相连，红外探头所探测到的距离以模拟量输出，经单片机内部A/D转换后判别，并输出相应脉冲给P0.0,P0.1口，使三极管导通，从而使振动器振动（图6）。

　　如图5所示，语音芯片的P4~P7口接收到单片机指令后，将相应语音按一定排序，通过P17 AUX端口输出到耳机，实现语音提示。

　　6 系统测试

　　首先，对硬件电路进行电气检查，排除电路出现短路等故障发生的可能性；其次，首先进行仿真测试，超声波探测器通过RS 232接口连接到电脑（见图11），利用专用软件，进行软件测试，如图12,图13所示。；进行实际测试。

　　（1）测试报警系统能否实现预期功能测试环境：白天实验室内，温度约30 ℃。首先，烧入以5 s为一个循环的单片机程序。经测试，系统首先以语音报出“前方距离X.XX m”,而后左右振动器依次按所测距离震动，以5 s为一个循环，不断间断地报数/振动作提示。

　　其次，烧入另一组程序，通过两个不同的自定义键，实现语音报数，例如：“前方距离3.74 m”,“29.74 ℃”,实现预期功能。（2）报警系统工作的稳定性系统连续开机2 h,每隔15 min,检查系统，系统长时间开机后仍能正常工作。

　　7 结论与展望

　　本设计实现了多重距离探测，多向距离探测和多重报警语音提示的功能。在设计过程中，坚持小型、快速、实用、智能的思想，尽可能地实现更多的功能。为此，选定探测距离为4~500 cm 的超声波探头和20~150 cm 的红外探头做多重距离提示。

　　目前国内外的导盲器都是采用比较成熟的超声波测障，而更人性化的导盲器会具有图像处理系统或者GPS定位系统。本设计在正面探测仍采用成熟的超声波，并以一定向下的倾角，探测地上障碍物，作为取代导盲杖的一种尝试。用红外探头作左右两边的探测，使装置成本大幅下降，且体积小功耗低。本装置成本合理，而具有图像处理系统或者GPS定位系统的导盲器价格很高。因此本设计有一定实用价值。