专利名称：基于单片机辅助盲人穿越交通路口的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种辅助盲人穿越交通路口的设备，具体是一种基于单片机辅助盲人穿越交通路口的系统。用于信息处理技术领域。
背景技术：
现行辅助盲人穿越交通路口的方案主要是以声音提示方式告知盲人当前交通灯状况，辅助其穿越交通路口。
经文献检索发现，中国专利号为03261479.9，实用新型专利名称新型发声交通信号灯。该专利自述为“由灯罩、信号灯、灯柱、音箱、电池门、蓄电池、灯座、开关、导线、芯片构成。其特征是灯罩的下面位置罩住信号灯的上面位置，信号灯的尾端位置电连接在音箱的接线端位置，音箱的接线端位置电连接在芯片的接线端位置，芯片的另一接线端位置电连接在蓄电池的电极位置，开关的下端位置电连接在灯柱的中下部位置，灯柱的下部位置固定安装在灯座的上面位置。”在交通十字路口的每个行人红绿灯上安置音箱，当行人红绿灯指示红灯、绿灯以及闪烁的绿灯不同状态时，音箱会发出不同的声音来分别表示灯的不同状态。当盲人走到交通路口准备过马路时，通过分辨音箱发出的声音，判断红绿灯状态，来穿越马路。
但是该技术存在如下不足1)需要时刻不停的发出提示声，不论白天还是深夜。2)音箱的音量难以设置，白天时由于周围环境噪音的缘故，需要有较大的音量；而到了晚上音量过大将会产生噪声污染，影响周边居民休息。3)一个标准交通路口有两个方向不同的行人交通指示灯，也就是在任意一个街角要过马路的话，都会同时听到来自两个不同指示方向的声音提示(因为横向和纵向的交通灯总是相对立的)，这将会给盲人造成听觉上的干扰。4)音箱发出代表交通信号灯状态的声音没有一个固定的规范，不同的地方使用不同的声音来表示交通灯状态，这对于盲人的识别会造成影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于单片机辅助盲人穿越交通路口的系统，使其可以帮助盲人便捷又安全的通过交通路口，从而达到方便盲人安全出行的目的，并同时解决了背景技术中的缺憾。
本发明的技术方案是这样实现的，本发明包括与行人交通灯相连接的主机和盲人随时携带的从机。主机包括第一单片机系统和第一无线数传模块，以及行人交通灯状态的读入接口，第一无线数传模块通过导线与第一单片机系统建立物理电连接，行人交通灯状态的读入接口通过导线与第一单片机系统的输入端口相连；从机包括第二单片机系统和一个精度要求较高的电子指南针传感器以及第二无线数传模块，第二无线数传模块通过导线与第二单片机系统建立物理电连接，电子指南针传感器通过导线和第二单片机系统相连。从机设计成便携式的，供盲人携带，盲人可以携带置各处使用。主机和从机通过各自的无线数传模块建立公共性无线通信方式，主机和从机通过无线方式进行数据和信息的交换及传输。一个主机可以同时和任意多个从机进行通信，来解决多个盲人同时穿越同一交通路口的情况。主机与交通灯相同，也将24小时连续工作。
主机除了包括单片机系统和无线数传模块以外，还包括访问交通灯状态的连接接口、修改和保存主机固定朝向值的控制部分(此处的主机固定朝向值是指与主机所连接的行人交通灯的灯面的朝向与正北方向的交角值，范围0-360，此朝向值可以通过电子指南针传感器来测量得到)以及电源输入装置。主机通过无线数传模块接收来自从机的问讯信息和盲人和从机朝向值(此处的盲人和从机朝向值是指携带该从机的盲人的正面朝向与正北方向的交角值，范围0-360，此朝向值可以通过电子指南针传感器来测量得到)，再通过访问交通灯状态的连接接口来获得当前与主机相连接的行人交通灯的状态，之后，单片机系统根据所得到的信息和数据，作出该盲人是否可以穿越交通路口的判断，再通过无线数传模块发送回该从机。
从机包括单片机系统、无线数传模块、电子指南针传感器、电源输入装置、发声装置和震动装置。当盲人来到交通路口，面向将要穿越的马路准备过马路时，启动从机，从机首先通过单片机系统访问电子指南针传感器以得到盲人和从机的朝向值，之后通过无线数传模块将问讯信息和该朝向值发送给该路口的主机，然后，不断访问无线数传模块来等待主机的回复信息，单片机系统判断接收到的主机回复信息，然后确定是否可以穿越交通路口，将该信号通过发声装置或者震动装置表示出来，以提示盲人。
本发明设计制作简单，成本较低，可靠性、准确性、安全性较高，而且利用无线方式，通过主机和从机的交互式通信方法，将每一个盲人都作为不同的独立的个体分别对待，增加可靠性和准确性。弥补了现行的辅助盲人过马路方法的不足不会产生噪音；有发声和震动两种提示方式供选择来提示盲人当前交通灯信号灯状态，易于形式规范统一。每个交通路口只需要一个主机，主机可以在交通路口的任意一个行人红绿灯上安装，安装方便。本系统不仅可以在盲人密集区域的交通路口安装，在城市的各个交通路口都能安装本系统。这样，盲人的日常活动范围可以扩大，能便捷、安全、放心的访问城市的更多地方。本发明为盲人提供辅助服务，更好的与盲道相配合，为盲人解决过马路难这一问题。
图1为本发明系统的结构示意图。
图2为本发明系统中主机的基本组成示意图。
图3为本发明系统中从机的基本组成示意图。
图4为本发明系统工作流程图。
具体实施例方式
如图1所示，本发明包括与行人交通灯相连接的主机1和盲人随时携带的从机2。主机1包括单片机系统3和无线数传模块4，以及行人交通灯状态的读入接口5，无线数传模块4通过导线与单片机系统3建立物理电连接，行人交通灯状态的读入接口5通过导线与单片机系统3的输入端口相连；从机2包括单片机系统6和一个电子指南针传感器7以及无线数传模块8，无线数传模块8通过导线与单片机系统6建立物理电连接，电子指南针传感器7通过导线和单片机系统6相连；主机1和从机2通过各自的无线数传模块建立公共性无线通信方式，通过无线方式进行数据和信息的交换及传输，一个主机1同时和任意多个从机2进行通信。
如图2、图4所示，主机1除了包括单片机系统3、无线数传模块4、行人交通灯状态的读入接口5以外，还包括天线9、保存和修改主机固定朝向值控制器10、电源输入装置11，主机1的无线数传模块4通过导线与单片机系统3建立物理电连接，由电源线和信号线两部分连线组成，其中信号线的连线数量和方式取决于单片机系统3控制无线数传模块4的方式，通常可以使用串行通信(RS-232)或者I2C总线等方式，导线便和单片机系统3相应的端口相连串行通信方式需要连接RXD、TXD等串行通信端口；I2C总线方式需要连接SCL、SDA等I2C总线端口；而电源线则通过导线与主机1的电源输入装置11相连接，和单片机系统3使用相同直流输入。天线9直接安装在无线数传模块4的天线插座上。保存和修改主机固定朝向值控制器10是自制的一个用户输入键盘，键盘通过导线连接到单片机系统3的输入端口，这样单片机3便可以读到由键盘输入的值。行人交通灯状态的读入接口5是通过导线连接的将记录行人交通灯当前状态的信号通过导线与单片机系统3的输入端口相连，输入当前行人交通灯信号的状态。而主机1的供电是这样解决的由于主机需要24小时连续工作，因此需要连续供电。正好，主机1安装在行人交通灯上，可以直接使用提供行人交通灯工作的电源，由于此电源是220伏交流电，而主机需要较低的直流电源。因此需要将220伏交流电通过导线连接到主机1的电源输入装置11。电源输入装置11的功能便是将输入的220伏交流电转换成稳定的低压直流电从其输出口输出。只要将电源输入装置11的输出口和主机1的单片机系统3的电源输入端用导线相连接，主机1就可以正常工作。
主机1通过无线数传模块4接收来自从机的问讯信息和盲人和从机2朝向值，再通过访问行人交通灯状态的读入接口5来获得当前与主机1相连接的行人交通灯的状态，单片机系统3根据所得到的通信信息和数据，对该盲人是否可以穿越交通路口作出判断，将判断结果通过无线数传模3块发回从机2。在将主机2安装到行人交通灯上之后，要将此行人交通灯灯面的朝向值作为固定参数通过修改和保存主机固定朝向值控制器10输入主机单片机系统3，作为常量参数，辅助其工作运算。
如图3、图4所示，从机2除了包括单片机系统6、电子指南针传感器7、无线数传模块8外，还包括天线12、电源输入装置13、发声装置14、震动装置15，与主机相类似，从机2的无线数传模块8通过导线与单片机系统6建立物理电连接，由电源线和信号线两部分连线组成。其中信号线的连线数量和方式取决于单片机系统6控制无线数传模块8的方式，通常可以使用串行通信(RS232)或者I2C总线等方式，导线便和单片机系统6相应的端口相连串行通信方式需要连接RXD、TXD等串行通信端口；I2C总线方式需要连接SCL、SDA等I2C总线端口；而电源线则通过导线与从机2的电源输入装置13相连接，和单片机系统6使用相同直流输入。天线12直接安装在无线数传模块8的天线插座上。从机2的电子指南针传感器7也需要两部分的连线，电源线和信号线其中信号线的连线数量和方式取决于单片机系统6控制电子指南针传感器7的方式，通常可以使用串行通信(RS232)或者I2C总线等方式，导线便和单片机系统6相应的端口相连串行通信方式需要连接RXD、TXD等串行通信端口；I2C总线方式需要连接SCL、SDA等I2C总线端口；而电源线则通过导线与从机2的电源输入装置13相连接，由其直接供电。由于电子指南针传感器7通常需要比单片机系统6高的直流电源供电，因此需要从机2的电源输入装置13能提供两种不同的直流电源输出较低的直流电源供给从机单片机系统6和无线数传模块8，和较高的直流电源供给从机2的电子指南针传感器7。从机的发声装置14和震动装置15通过导线分别连接到单片机系统6的不同的输出端口(OutputPort)，由单片机系统6通过编程控制输出端口输出电流，来驱动发声装置14和震动装置15工作。由于从机2设计成便携式，供盲人随身携带，因此整个从机2的电源供电适合选用干电池或可充电电池，便于携带和更换。从机2的供电电源也通过导线与从机2的电源输入装置13相连，作为电源输入装置13的输入源。经过电源输入装置13的电压转换，分别通过不同的输出口输出较高和较低的两种直流电源供电。
当盲人来到交通路口，面向将要穿越的马路准备过马路时，启动从机2，从机2首先通过单片机系统6访问电子指南针传感器7以得到盲人和从机2的朝向值，之后通过无线数传模块8将问讯信息和该朝向值发送给该路口的主机1。然后，单片机系统6不断访问无线数传模块8来等待主机1的回复信息，对接收到的信息进行判断处理，确定是否可以穿越交通路口，并将该判断信息通过发声或者震动方式表示出来，告知盲人。
本发明系统中的主机与从机的组成简单，可直接采用市售商品为组成部分。单片机系统选择范围较广，普通8位或以上的单片机系统能应用。而且市场上容易购置包括Intel、Philip、AVR等单片机系统。无线数传模块在电子市场或某些专门研制无线通信器件的公司有现成的模块供应，一般提供串行通信接口和可靠发送接收无线编码解码通信协议，可以保证无线通信的保密性、可靠性和准确性。当然，为了降低成本、提高系统整体性能，建议自行研发设计无线数传模块，以整合到主机和从机的单片机系统中，作为单片机系统的一部分来控制。
从机采用的电子指南针模块有现成的模块供应，主要提供I2C接口100Kbps的传输速率，同时还提供串行通信接口。单片机系统可以通过任意的接口方式访问该模块，读取数据。当然，仍然建议自行研发电子指南针传感器，将其整合到从机单片机系统中，作为从机单片机系统的一部分，既便于控制，又提高系统性能，降低成本。
本发明系统中采用到的其他电子构件均能够在电子市场购置到。
本发明系统中使用的无线数传模块应当工作在国际公共使用频段，便于使用和频率设置，同时由于同频无线电波在空中会相互干扰，因此，在设计本系统主机从机通信的过程中，应当注意这个问题，避免其相互干扰，影响通信。同时，还要考虑到多从机同时与同一主机通信的问题，(解决多个盲人同时穿越同一交通路口的问题)，在设计本发明系统时也需要考虑多从机会产生的同频干扰问题。
权利要求
1.一种基于单片机辅助盲人穿越交通路口的系统，包括与行人交通灯相连接的主机(1)和盲人随时携带的从机(2)，其特征在于，主机(1)包括单片机系统(3)和无线数传模块(4)，以及行人交通灯状态的读入接口(5)，无线数传模块(4)通过导线与单片机系统(3)建立物理电连接，行人交通灯状态的读入接口(5)通过导线与单片机系统(3)的输入端口相连，从机(2)包括单片机系统(6)和一个电子指南针传感器(7)以及无线数传模块(8)，无线数传模块(8)通过导线与单片机系统(6)建立物理电连接，电子指南针传感器(7)通过导线和单片机系统(6)相连，主机(1)和从机(2)通过各自的无线数传模块建立公共性无线通信方式，通过无线方式进行数据和信息的交换及传输，一个主机(1)同时和任意多个从机(2)进行通信。
2.根据权利要求1所述的基于单片机辅助盲人穿越交通路口的系统，其特征是，主机(1)还包括天线(9)、保存和修改主机固定朝向值控制器(10)、电源输入装置(11)，主机(1)的无线数传模块(4)通过导线与单片机系统(3)建立物理电连接，由电源线和信号线两部分连线组成，其中信号线的连线数量和方式取决于单片机系统(3)控制无线数传模块(4)的方式，使用串行通信或者I2C总线方式，导线便和单片机系统(3)相应的端口相连，而电源线则通过导线与电源输入装置(11)相连接，天线(9)直接设置在无线数传模块(4)的天线插座上，保存和修改主机固定朝向值控制器(10)是一个用户输入键盘，键盘通过导线连接到单片机系统(3)的输入端口，电源输入装置(11)的输出口和单片机系统(3)的电源输入端用导线相连接。
3.根据权利要求1所述的基于单片机辅助盲人穿越交通路口的系统，其特征是，从机(2)还包括天线(12)、电源输入装置(13)、发声装置(14)、震动装置(15)，从机(2)的无线数传模块(8)通过导线与单片机系统(6)建立物理电连接，由电源线和信号线两部分连线组成，其中信号线的连线数量和方式取决于单片机系统(6)控制无线数传模块(8)的方式，使用串行通信或者I2C总线方式，导线便和单片机系统(6)相应的端口相连，而电源线则通过导线与从机(2)的电源输入装置(13)相连接，天线(12)直接设置在无线数传模块(8)的天线插座上，发声装置(14)和震动装置(15)通过导线分别连接到单片机系统(6)的输出端口，从机(2)的供电电源也通过导线与从机(2)的电源输入装置(13)相连，作为电源输入装置(13)的输入源。
4.根据权利要求3所述的基于单片机辅助盲人穿越交通路口的系统，其特征是，电子指南针传感器(7)有两部分的连线，电源线和信号线其中信号线的连线数量和方式取决于单片机系统(6)控制电子指南针传感器(7)的方式，使用串行通信或者I2C总线方式，导线便和单片机系统(6)相应的端口相连，而电源线则通过导线与电源输入装置(13)相连接，由其直接供电。
全文摘要
一种基于单片机辅助盲人穿越交通路口的系统，用于辅助服务系统领域。包括主机和从机，主机包括单片机系统和无线数传模块，以及行人交通灯状态的读入接口，无线数传模块通过导线与单片机系统建立物理电连接，行人交通灯状态的读入接口通过导线与单片机系统的输入端口相连，从机包括单片机系统和电子指南针传感器以及无线数传模块，无线数传模块通过导线与单片机系统建立物理电连接，电子指南针传感器通过导线和单片机系统相连，主机和从机通过各自的无线数传模块建立公共性无线通信方式，一个主机同时和任意多个从机进行通信。本发明设计制作简单，成本较低，可靠性、准确性、安全性较高，能帮助盲人顺利的通过交通路口。
文档编号A61H3/06GK1588480SQ20041006620
公开日2005年3月2日 申请日期2004年9月9日 优先权日2004年9月9日
发明者傅正佳 申请人:上海交通大学