專利名稱:基于單片機(jī)輔助盲人穿越交通路口的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種輔助盲人穿越交通路口的設(shè)備,具體是一種基于單片機(jī)輔助盲人穿越交通路口的系統(tǒng)。用于信息處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
現(xiàn)行輔助盲人穿越交通路口的方案主要是以聲音提示方式告知盲人當(dāng)前交通燈狀況,輔助其穿越交通路口。
經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn),中國專利號為03261479.9,實(shí)用新型專利名稱新型發(fā)聲交通信號燈。該專利自述為“由燈罩、信號燈、燈柱、音箱、電池門、蓄電池、燈座、開關(guān)、導(dǎo)線、芯片構(gòu)成。其特征是燈罩的下面位置罩住信號燈的上面位置,信號燈的尾端位置電連接在音箱的接線端位置,音箱的接線端位置電連接在芯片的接線端位置,芯片的另一接線端位置電連接在蓄電池的電極位置,開關(guān)的下端位置電連接在燈柱的中下部位置,燈柱的下部位置固定安裝在燈座的上面位置?!痹诮煌ㄊ致房诘拿總€(gè)行人紅綠燈上安置音箱,當(dāng)行人紅綠燈指示紅燈、綠燈以及閃爍的綠燈不同狀態(tài)時(shí),音箱會(huì)發(fā)出不同的聲音來分別表示燈的不同狀態(tài)。當(dāng)盲人走到交通路口準(zhǔn)備過馬路時(shí),通過分辨音箱發(fā)出的聲音,判斷紅綠燈狀態(tài),來穿越馬路。
但是該技術(shù)存在如下不足1)需要時(shí)刻不停的發(fā)出提示聲,不論白天還是深夜。2)音箱的音量難以設(shè)置,白天時(shí)由于周圍環(huán)境噪音的緣故,需要有較大的音量;而到了晚上音量過大將會(huì)產(chǎn)生噪聲污染,影響周邊居民休息。3)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)交通路口有兩個(gè)方向不同的行人交通指示燈,也就是在任意一個(gè)街角要過馬路的話,都會(huì)同時(shí)聽到來自兩個(gè)不同指示方向的聲音提示(因?yàn)闄M向和縱向的交通燈總是相對立的),這將會(huì)給盲人造成聽覺上的干擾。4)音箱發(fā)出代表交通信號燈狀態(tài)的聲音沒有一個(gè)固定的規(guī)范,不同的地方使用不同的聲音來表示交通燈狀態(tài),這對于盲人的識別會(huì)造成影響。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足,提供一種基于單片機(jī)輔助盲人穿越交通路口的系統(tǒng),使其可以幫助盲人便捷又安全的通過交通路口,從而達(dá)到方便盲人安全出行的目的,并同時(shí)解決了背景技術(shù)中的缺憾。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的,本發(fā)明包括與行人交通燈相連接的主機(jī)和盲人隨時(shí)攜帶的從機(jī)。主機(jī)包括第一單片機(jī)系統(tǒng)和第一無線數(shù)傳模塊,以及行人交通燈狀態(tài)的讀入接口,第一無線數(shù)傳模塊通過導(dǎo)線與第一單片機(jī)系統(tǒng)建立物理電連接,行人交通燈狀態(tài)的讀入接口通過導(dǎo)線與第一單片機(jī)系統(tǒng)的輸入端口相連;從機(jī)包括第二單片機(jī)系統(tǒng)和一個(gè)精度要求較高的電子指南針傳感器以及第二無線數(shù)傳模塊,第二無線數(shù)傳模塊通過導(dǎo)線與第二單片機(jī)系統(tǒng)建立物理電連接,電子指南針傳感器通過導(dǎo)線和第二單片機(jī)系統(tǒng)相連。從機(jī)設(shè)計(jì)成便攜式的,供盲人攜帶,盲人可以攜帶置各處使用。主機(jī)和從機(jī)通過各自的無線數(shù)傳模塊建立公共性無線通信方式,主機(jī)和從機(jī)通過無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息的交換及傳輸。一個(gè)主機(jī)可以同時(shí)和任意多個(gè)從機(jī)進(jìn)行通信,來解決多個(gè)盲人同時(shí)穿越同一交通路口的情況。主機(jī)與交通燈相同,也將24小時(shí)連續(xù)工作。
主機(jī)除了包括單片機(jī)系統(tǒng)和無線數(shù)傳模塊以外,還包括訪問交通燈狀態(tài)的連接接口、修改和保存主機(jī)固定朝向值的控制部分(此處的主機(jī)固定朝向值是指與主機(jī)所連接的行人交通燈的燈面的朝向與正北方向的交角值,范圍0-360,此朝向值可以通過電子指南針傳感器來測量得到)以及電源輸入裝置。主機(jī)通過無線數(shù)傳模塊接收來自從機(jī)的問訊信息和盲人和從機(jī)朝向值(此處的盲人和從機(jī)朝向值是指攜帶該從機(jī)的盲人的正面朝向與正北方向的交角值,范圍0-360,此朝向值可以通過電子指南針傳感器來測量得到),再通過訪問交通燈狀態(tài)的連接接口來獲得當(dāng)前與主機(jī)相連接的行人交通燈的狀態(tài),之后,單片機(jī)系統(tǒng)根據(jù)所得到的信息和數(shù)據(jù),作出該盲人是否可以穿越交通路口的判斷,再通過無線數(shù)傳模塊發(fā)送回該從機(jī)。
從機(jī)包括單片機(jī)系統(tǒng)、無線數(shù)傳模塊、電子指南針傳感器、電源輸入裝置、發(fā)聲裝置和震動(dòng)裝置。當(dāng)盲人來到交通路口,面向?qū)⒁┰降鸟R路準(zhǔn)備過馬路時(shí),啟動(dòng)從機(jī),從機(jī)首先通過單片機(jī)系統(tǒng)訪問電子指南針傳感器以得到盲人和從機(jī)的朝向值,之后通過無線數(shù)傳模塊將問訊信息和該朝向值發(fā)送給該路口的主機(jī),然后,不斷訪問無線數(shù)傳模塊來等待主機(jī)的回復(fù)信息,單片機(jī)系統(tǒng)判斷接收到的主機(jī)回復(fù)信息,然后確定是否可以穿越交通路口,將該信號通過發(fā)聲裝置或者震動(dòng)裝置表示出來,以提示盲人。
本發(fā)明設(shè)計(jì)制作簡單,成本較低,可靠性、準(zhǔn)確性、安全性較高,而且利用無線方式,通過主機(jī)和從機(jī)的交互式通信方法,將每一個(gè)盲人都作為不同的獨(dú)立的個(gè)體分別對待,增加可靠性和準(zhǔn)確性。彌補(bǔ)了現(xiàn)行的輔助盲人過馬路方法的不足不會(huì)產(chǎn)生噪音;有發(fā)聲和震動(dòng)兩種提示方式供選擇來提示盲人當(dāng)前交通燈信號燈狀態(tài),易于形式規(guī)范統(tǒng)一。每個(gè)交通路口只需要一個(gè)主機(jī),主機(jī)可以在交通路口的任意一個(gè)行人紅綠燈上安裝,安裝方便。本系統(tǒng)不僅可以在盲人密集區(qū)域的交通路口安裝,在城市的各個(gè)交通路口都能安裝本系統(tǒng)。這樣,盲人的日?;顒?dòng)范圍可以擴(kuò)大,能便捷、安全、放心的訪問城市的更多地方。本發(fā)明為盲人提供輔助服務(wù),更好的與盲道相配合,為盲人解決過馬路難這一問題。
圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明系統(tǒng)中主機(jī)的基本組成示意圖。
圖3為本發(fā)明系統(tǒng)中從機(jī)的基本組成示意圖。
圖4為本發(fā)明系統(tǒng)工作流程圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示,本發(fā)明包括與行人交通燈相連接的主機(jī)1和盲人隨時(shí)攜帶的從機(jī)2。主機(jī)1包括單片機(jī)系統(tǒng)3和無線數(shù)傳模塊4,以及行人交通燈狀態(tài)的讀入接口5,無線數(shù)傳模塊4通過導(dǎo)線與單片機(jī)系統(tǒng)3建立物理電連接,行人交通燈狀態(tài)的讀入接口5通過導(dǎo)線與單片機(jī)系統(tǒng)3的輸入端口相連;從機(jī)2包括單片機(jī)系統(tǒng)6和一個(gè)電子指南針傳感器7以及無線數(shù)傳模塊8,無線數(shù)傳模塊8通過導(dǎo)線與單片機(jī)系統(tǒng)6建立物理電連接,電子指南針傳感器7通過導(dǎo)線和單片機(jī)系統(tǒng)6相連;主機(jī)1和從機(jī)2通過各自的無線數(shù)傳模塊建立公共性無線通信方式,通過無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息的交換及傳輸,一個(gè)主機(jī)1同時(shí)和任意多個(gè)從機(jī)2進(jìn)行通信。
如圖2、圖4所示,主機(jī)1除了包括單片機(jī)系統(tǒng)3、無線數(shù)傳模塊4、行人交通燈狀態(tài)的讀入接口5以外,還包括天線9、保存和修改主機(jī)固定朝向值控制器10、電源輸入裝置11,主機(jī)1的無線數(shù)傳模塊4通過導(dǎo)線與單片機(jī)系統(tǒng)3建立物理電連接,由電源線和信號線兩部分連線組成,其中信號線的連線數(shù)量和方式取決于單片機(jī)系統(tǒng)3控制無線數(shù)傳模塊4的方式,通常可以使用串行通信(RS-232)或者I2C總線等方式,導(dǎo)線便和單片機(jī)系統(tǒng)3相應(yīng)的端口相連串行通信方式需要連接RXD、TXD等串行通信端口;I2C總線方式需要連接SCL、SDA等I2C總線端口;而電源線則通過導(dǎo)線與主機(jī)1的電源輸入裝置11相連接,和單片機(jī)系統(tǒng)3使用相同直流輸入。天線9直接安裝在無線數(shù)傳模塊4的天線插座上。保存和修改主機(jī)固定朝向值控制器10是自制的一個(gè)用戶輸入鍵盤,鍵盤通過導(dǎo)線連接到單片機(jī)系統(tǒng)3的輸入端口,這樣單片機(jī)3便可以讀到由鍵盤輸入的值。行人交通燈狀態(tài)的讀入接口5是通過導(dǎo)線連接的將記錄行人交通燈當(dāng)前狀態(tài)的信號通過導(dǎo)線與單片機(jī)系統(tǒng)3的輸入端口相連,輸入當(dāng)前行人交通燈信號的狀態(tài)。而主機(jī)1的供電是這樣解決的由于主機(jī)需要24小時(shí)連續(xù)工作,因此需要連續(xù)供電。正好,主機(jī)1安裝在行人交通燈上,可以直接使用提供行人交通燈工作的電源,由于此電源是220伏交流電,而主機(jī)需要較低的直流電源。因此需要將220伏交流電通過導(dǎo)線連接到主機(jī)1的電源輸入裝置11。電源輸入裝置11的功能便是將輸入的220伏交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的低壓直流電從其輸出口輸出。只要將電源輸入裝置11的輸出口和主機(jī)1的單片機(jī)系統(tǒng)3的電源輸入端用導(dǎo)線相連接,主機(jī)1就可以正常工作。
主機(jī)1通過無線數(shù)傳模塊4接收來自從機(jī)的問訊信息和盲人和從機(jī)2朝向值,再通過訪問行人交通燈狀態(tài)的讀入接口5來獲得當(dāng)前與主機(jī)1相連接的行人交通燈的狀態(tài),單片機(jī)系統(tǒng)3根據(jù)所得到的通信信息和數(shù)據(jù),對該盲人是否可以穿越交通路口作出判斷,將判斷結(jié)果通過無線數(shù)傳模3塊發(fā)回從機(jī)2。在將主機(jī)2安裝到行人交通燈上之后,要將此行人交通燈燈面的朝向值作為固定參數(shù)通過修改和保存主機(jī)固定朝向值控制器10輸入主機(jī)單片機(jī)系統(tǒng)3,作為常量參數(shù),輔助其工作運(yùn)算。
如圖3、圖4所示,從機(jī)2除了包括單片機(jī)系統(tǒng)6、電子指南針傳感器7、無線數(shù)傳模塊8外,還包括天線12、電源輸入裝置13、發(fā)聲裝置14、震動(dòng)裝置15,與主機(jī)相類似,從機(jī)2的無線數(shù)傳模塊8通過導(dǎo)線與單片機(jī)系統(tǒng)6建立物理電連接,由電源線和信號線兩部分連線組成。其中信號線的連線數(shù)量和方式取決于單片機(jī)系統(tǒng)6控制無線數(shù)傳模塊8的方式,通常可以使用串行通信(RS232)或者I2C總線等方式,導(dǎo)線便和單片機(jī)系統(tǒng)6相應(yīng)的端口相連串行通信方式需要連接RXD、TXD等串行通信端口;I2C總線方式需要連接SCL、SDA等I2C總線端口;而電源線則通過導(dǎo)線與從機(jī)2的電源輸入裝置13相連接,和單片機(jī)系統(tǒng)6使用相同直流輸入。天線12直接安裝在無線數(shù)傳模塊8的天線插座上。從機(jī)2的電子指南針傳感器7也需要兩部分的連線,電源線和信號線其中信號線的連線數(shù)量和方式取決于單片機(jī)系統(tǒng)6控制電子指南針傳感器7的方式,通??梢允褂么型ㄐ?RS232)或者I2C總線等方式,導(dǎo)線便和單片機(jī)系統(tǒng)6相應(yīng)的端口相連串行通信方式需要連接RXD、TXD等串行通信端口;I2C總線方式需要連接SCL、SDA等I2C總線端口;而電源線則通過導(dǎo)線與從機(jī)2的電源輸入裝置13相連接,由其直接供電。由于電子指南針傳感器7通常需要比單片機(jī)系統(tǒng)6高的直流電源供電,因此需要從機(jī)2的電源輸入裝置13能提供兩種不同的直流電源輸出較低的直流電源供給從機(jī)單片機(jī)系統(tǒng)6和無線數(shù)傳模塊8,和較高的直流電源供給從機(jī)2的電子指南針傳感器7。從機(jī)的發(fā)聲裝置14和震動(dòng)裝置15通過導(dǎo)線分別連接到單片機(jī)系統(tǒng)6的不同的輸出端口(OutputPort),由單片機(jī)系統(tǒng)6通過編程控制輸出端口輸出電流,來驅(qū)動(dòng)發(fā)聲裝置14和震動(dòng)裝置15工作。由于從機(jī)2設(shè)計(jì)成便攜式,供盲人隨身攜帶,因此整個(gè)從機(jī)2的電源供電適合選用干電池或可充電電池,便于攜帶和更換。從機(jī)2的供電電源也通過導(dǎo)線與從機(jī)2的電源輸入裝置13相連,作為電源輸入裝置13的輸入源。經(jīng)過電源輸入裝置13的電壓轉(zhuǎn)換,分別通過不同的輸出口輸出較高和較低的兩種直流電源供電。
當(dāng)盲人來到交通路口,面向?qū)⒁┰降鸟R路準(zhǔn)備過馬路時(shí),啟動(dòng)從機(jī)2,從機(jī)2首先通過單片機(jī)系統(tǒng)6訪問電子指南針傳感器7以得到盲人和從機(jī)2的朝向值,之后通過無線數(shù)傳模塊8將問訊信息和該朝向值發(fā)送給該路口的主機(jī)1。然后,單片機(jī)系統(tǒng)6不斷訪問無線數(shù)傳模塊8來等待主機(jī)1的回復(fù)信息,對接收到的信息進(jìn)行判斷處理,確定是否可以穿越交通路口,并將該判斷信息通過發(fā)聲或者震動(dòng)方式表示出來,告知盲人。
本發(fā)明系統(tǒng)中的主機(jī)與從機(jī)的組成簡單,可直接采用市售商品為組成部分。單片機(jī)系統(tǒng)選擇范圍較廣,普通8位或以上的單片機(jī)系統(tǒng)能應(yīng)用。而且市場上容易購置包括Intel、Philip、AVR等單片機(jī)系統(tǒng)。無線數(shù)傳模塊在電子市場或某些專門研制無線通信器件的公司有現(xiàn)成的模塊供應(yīng),一般提供串行通信接口和可靠發(fā)送接收無線編碼解碼通信協(xié)議,可以保證無線通信的保密性、可靠性和準(zhǔn)確性。當(dāng)然,為了降低成本、提高系統(tǒng)整體性能,建議自行研發(fā)設(shè)計(jì)無線數(shù)傳模塊,以整合到主機(jī)和從機(jī)的單片機(jī)系統(tǒng)中,作為單片機(jī)系統(tǒng)的一部分來控制。
從機(jī)采用的電子指南針模塊有現(xiàn)成的模塊供應(yīng),主要提供I2C接口100Kbps的傳輸速率,同時(shí)還提供串行通信接口。單片機(jī)系統(tǒng)可以通過任意的接口方式訪問該模塊,讀取數(shù)據(jù)。當(dāng)然,仍然建議自行研發(fā)電子指南針傳感器,將其整合到從機(jī)單片機(jī)系統(tǒng)中,作為從機(jī)單片機(jī)系統(tǒng)的一部分,既便于控制,又提高系統(tǒng)性能,降低成本。
本發(fā)明系統(tǒng)中采用到的其他電子構(gòu)件均能夠在電子市場購置到。
本發(fā)明系統(tǒng)中使用的無線數(shù)傳模塊應(yīng)當(dāng)工作在國際公共使用頻段,便于使用和頻率設(shè)置,同時(shí)由于同頻無線電波在空中會(huì)相互干擾,因此,在設(shè)計(jì)本系統(tǒng)主機(jī)從機(jī)通信的過程中,應(yīng)當(dāng)注意這個(gè)問題,避免其相互干擾,影響通信。同時(shí),還要考慮到多從機(jī)同時(shí)與同一主機(jī)通信的問題,(解決多個(gè)盲人同時(shí)穿越同一交通路口的問題),在設(shè)計(jì)本發(fā)明系統(tǒng)時(shí)也需要考慮多從機(jī)會(huì)產(chǎn)生的同頻干擾問題。
權(quán)利要求
1.一種基于單片機(jī)輔助盲人穿越交通路口的系統(tǒng),包括與行人交通燈相連接的主機(jī)(1)和盲人隨時(shí)攜帶的從機(jī)(2),其特征在于,主機(jī)(1)包括單片機(jī)系統(tǒng)(3)和無線數(shù)傳模塊(4),以及行人交通燈狀態(tài)的讀入接口(5),無線數(shù)傳模塊(4)通過導(dǎo)線與單片機(jī)系統(tǒng)(3)建立物理電連接,行人交通燈狀態(tài)的讀入接口(5)通過導(dǎo)線與單片機(jī)系統(tǒng)(3)的輸入端口相連,從機(jī)(2)包括單片機(jī)系統(tǒng)(6)和一個(gè)電子指南針傳感器(7)以及無線數(shù)傳模塊(8),無線數(shù)傳模塊(8)通過導(dǎo)線與單片機(jī)系統(tǒng)(6)建立物理電連接,電子指南針傳感器(7)通過導(dǎo)線和單片機(jī)系統(tǒng)(6)相連,主機(jī)(1)和從機(jī)(2)通過各自的無線數(shù)傳模塊建立公共性無線通信方式,通過無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息的交換及傳輸,一個(gè)主機(jī)(1)同時(shí)和任意多個(gè)從機(jī)(2)進(jìn)行通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)輔助盲人穿越交通路口的系統(tǒng),其特征是,主機(jī)(1)還包括天線(9)、保存和修改主機(jī)固定朝向值控制器(10)、電源輸入裝置(11),主機(jī)(1)的無線數(shù)傳模塊(4)通過導(dǎo)線與單片機(jī)系統(tǒng)(3)建立物理電連接,由電源線和信號線兩部分連線組成,其中信號線的連線數(shù)量和方式取決于單片機(jī)系統(tǒng)(3)控制無線數(shù)傳模塊(4)的方式,使用串行通信或者I2C總線方式,導(dǎo)線便和單片機(jī)系統(tǒng)(3)相應(yīng)的端口相連,而電源線則通過導(dǎo)線與電源輸入裝置(11)相連接,天線(9)直接設(shè)置在無線數(shù)傳模塊(4)的天線插座上,保存和修改主機(jī)固定朝向值控制器(10)是一個(gè)用戶輸入鍵盤,鍵盤通過導(dǎo)線連接到單片機(jī)系統(tǒng)(3)的輸入端口,電源輸入裝置(11)的輸出口和單片機(jī)系統(tǒng)(3)的電源輸入端用導(dǎo)線相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)輔助盲人穿越交通路口的系統(tǒng),其特征是,從機(jī)(2)還包括天線(12)、電源輸入裝置(13)、發(fā)聲裝置(14)、震動(dòng)裝置(15),從機(jī)(2)的無線數(shù)傳模塊(8)通過導(dǎo)線與單片機(jī)系統(tǒng)(6)建立物理電連接,由電源線和信號線兩部分連線組成,其中信號線的連線數(shù)量和方式取決于單片機(jī)系統(tǒng)(6)控制無線數(shù)傳模塊(8)的方式,使用串行通信或者I2C總線方式,導(dǎo)線便和單片機(jī)系統(tǒng)(6)相應(yīng)的端口相連,而電源線則通過導(dǎo)線與從機(jī)(2)的電源輸入裝置(13)相連接,天線(12)直接設(shè)置在無線數(shù)傳模塊(8)的天線插座上,發(fā)聲裝置(14)和震動(dòng)裝置(15)通過導(dǎo)線分別連接到單片機(jī)系統(tǒng)(6)的輸出端口,從機(jī)(2)的供電電源也通過導(dǎo)線與從機(jī)(2)的電源輸入裝置(13)相連,作為電源輸入裝置(13)的輸入源。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于單片機(jī)輔助盲人穿越交通路口的系統(tǒng),其特征是,電子指南針傳感器(7)有兩部分的連線,電源線和信號線其中信號線的連線數(shù)量和方式取決于單片機(jī)系統(tǒng)(6)控制電子指南針傳感器(7)的方式,使用串行通信或者I2C總線方式,導(dǎo)線便和單片機(jī)系統(tǒng)(6)相應(yīng)的端口相連,而電源線則通過導(dǎo)線與電源輸入裝置(13)相連接,由其直接供電。
全文摘要
一種基于單片機(jī)輔助盲人穿越交通路口的系統(tǒng),用于輔助服務(wù)系統(tǒng)領(lǐng)域。包括主機(jī)和從機(jī),主機(jī)包括單片機(jī)系統(tǒng)和無線數(shù)傳模塊,以及行人交通燈狀態(tài)的讀入接口,無線數(shù)傳模塊通過導(dǎo)線與單片機(jī)系統(tǒng)建立物理電連接,行人交通燈狀態(tài)的讀入接口通過導(dǎo)線與單片機(jī)系統(tǒng)的輸入端口相連,從機(jī)包括單片機(jī)系統(tǒng)和電子指南針傳感器以及無線數(shù)傳模塊,無線數(shù)傳模塊通過導(dǎo)線與單片機(jī)系統(tǒng)建立物理電連接,電子指南針傳感器通過導(dǎo)線和單片機(jī)系統(tǒng)相連,主機(jī)和從機(jī)通過各自的無線數(shù)傳模塊建立公共性無線通信方式,一個(gè)主機(jī)同時(shí)和任意多個(gè)從機(jī)進(jìn)行通信。本發(fā)明設(shè)計(jì)制作簡單,成本較低,可靠性、準(zhǔn)確性、安全性較高,能幫助盲人順利的通過交通路口。
文檔編號A61H3/06GK1588480SQ20041006620
公開日2005年3月2日 申請日期2004年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月9日
發(fā)明者傅正佳 申請人:上海交通大學(xué)