可穿戴智能导盲器的制造方法
【专利摘要】可穿戴智能导盲器，包括硬件电路模块、通讯模块、及语音播报模块，所述硬件电路模块包括对称的左硬件电路模块、及右硬件电路模块，左硬件电路模块、及右硬件电路模块分别安装在左、右盲人鞋的底部，左硬件电路模块、及右硬件电路模块包括传感器、及微处理器，传感器检测道路上的障碍物信息，并把检测信息传输给微处理器处理，微处理器经通讯模块下达控制命令，语音播报模块向盲人播报控制命令。将导盲器配置于鞋子中，彻底解放使用者的双手。将超声波探头置于鞋上的不同方位，可同时进行垂直和水平扫描探物，能更有效的探测障碍物。以马达震动、及蓝牙耳机播报的方式提示使用者障碍物远近及方位，增加了出行的安全性。
【专利说明】可穿戴智能导盲器
【技术领域】
[0001]本发明涉及导盲器领域，尤其是一种可穿戴智能导盲器。
【背景技术】
[0002]目前国内外针对低视力患者和盲人出行所面临的困难，都在努力探索各种各样的导盲设施及便携式系统，现在已经研发成功的有导盲电子眼镜、无线电导盲手杖、卫星导盲、红外导盲、红绿灯识别系统等，这些系统或装置仅仅是针对一个小的区域或盲人出行面临的困难中的一种或少数几种障碍给出的解决办法，都没有在整体上对盲人出行提供全面的帮助。
【发明内容】
[0003]为了解决现有技术的不足，本发明提出了一种可穿戴智能导盲鞋。本发明能准确探测路面以及路面上凸出地面上的的障碍物位置及距离，并能帮助盲人准确判定自己的具体位置，还能规划出行路径。
[0004]本发明采用如下技术方案:
[0005]可穿戴智能导盲器，包括硬件电路模块、通讯模块、及语音播报模块，所述硬件电路模块包括对称的左硬件电路模块、及右硬件电路模块，左硬件电路模块、及右硬件电路模块分别安装在左、右盲人鞋的底部，左硬件电路模块、及右硬件电路模块包括传感器、及微处理器，传感器检测道路上的障碍物信息，并把检测信息传输给微处理器处理，微处理器经通讯模块下达控制命令，语音播报模块向盲人播报控制命令。
[0006]本发明可穿戴智能导盲器，所述左硬件电路模块还包括电机驱动电路、蓝牙模块、及超声波传感器收发电路，微处理器连接电机驱动电路，电机驱动电路连接有上马达、前马达、及左马达，微处理器连接超声波传感器收发电路，超声波传感器收发电路连接有上传感器、前传感器、及左传感器；右硬件电路模块还包括电机驱动电路、蓝牙模块、及超声波传感器收发电路，微处理器连接电机驱动电路，电机驱动电路连接有上马达、前马达、及右马达，微处理器连接超声波传感器收发电路，超声波传感器收发电路连接有上传感器、前传感器、及右传感器；
[0007]本发明可穿戴智能导盲器，所述通讯模块包括蓝牙模块、及GPS模块，蓝牙模块、及GPS模块分别连接在微处理器的不同端口上。
[0008]本发明可穿戴智能导盲器，所述微处理器选用单片机MSP430F1232。
[0009]本发明可穿戴智能导盲器，所述语音播报模块选用蓝牙耳机，通过蓝牙模块与微处理器通信。
[0010]本发明可穿戴智能导盲器，所述超声波传感器收发电路由超声波发射电路、及超声波接收电路组成，超声波发射电路包括超声波换能器，超声波接收电路包括检波接收芯片，微处理器的输出的方波经超声波换能器发射，回波经检波接收芯片接收，微处理器记下超声波回波时间，计算与障碍物之间的距离。
[0011]本发明可穿戴智能导盲器，所述电机驱动电路的输入端连接微处理器的脉宽输出端，电机驱动电路的输出端通过三极管组成的互补桥型电路连接电机，通过PWM脉宽控制法控制电机转速。
[0012]本发明可穿戴智能导盲器，还包括供电电源模块，供电电源模块由充电电路、及供电电路组成。
[0013]可穿戴智能导盲器的导盲方法，采用如下步骤:
[0014](I)下达目的地命令，通过GPS模块定位，选择最优路线；
[0015](2)盲人在行进过程中，超声波发射电路实时发送超声波信号，超声波接收电路接收回波，回波经检波接收芯片接收，微处理器记下超声波回波时间，计算与障碍物之间的距离；
[0016](3)当距离达到警戒范围时，通过电机驱动电路驱动对应位置的马达震动，并通过蓝牙模块与蓝牙耳机通信，语音提示使用者。
[0017]本发明的有益技术效果:
[0018]穿戴智能导盲器，包括硬件电路模块、通讯模块、及语音播报模块，所述硬件电路模块包括对称的左硬件电路模块、及右硬件电路模块，左硬件电路模块、及右硬件电路模块分别安装在左、右盲人鞋的底部，左硬件电路模块、及右硬件电路模块包括传感器、及微处理器，传感器检测道路上的障碍物信息，并把检测信息传输给微处理器处理，微处理器经通讯模块下达控制命令，语音播报模块向盲人播报控制命令。将导盲器配置于鞋子中，彻底解放使用者的双手，使其日常生活不受任何影响。将超声波探头置于鞋上的不同方位，可同时进行垂直和水平扫描探物，能更有效的探测对盲人威胁最大的地表凸起障碍；以马达震动、及蓝牙耳机播报的方式提示使用者障碍物远近及方位，增加了出行的安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为可穿戴智能导盲器结构框图。
[0020]图2为左硬件电路模块示意图。
[0021]图3为右硬件电路模块示意图。
[0022]图4为超声波发射电路示意图。
[0023]图5为超声波接收电路示意图。
[0024]图6为电机驱动电路示意图。
[0025]图7为语音转换电路示意图。
[0026]图8为充电电路模块示意图。
[0027]图9为供电电路模块示意图。
【具体实施方式】
[0028]结合附图1至9对本发明的【具体实施方式】做进一步说明:
[0029]可穿戴智能导盲器，包括硬件电路模块、通讯模块、及语音播报模块，所述硬件电路模块包括对称的左硬件电路模块、及右硬件电路模块，左硬件电路模块、及右硬件电路模块分别安装在左、右盲人鞋的底部，左硬件电路模块、及右硬件电路模块包括传感器、及微处理器，传感器检测道路上的障碍物信息，并把检测信息传输给微处理器处理，微处理器经通讯模块下达控制命令，语音播报模块向盲人播报控制命令。
[0030]硬件电路模块还包括电机驱动电路、蓝牙模块、及超声波传感器收发电路，微处理器连接电机驱动电路，电机驱动电路连接有上马达、前马达、及左马达，微处理器连接超声波传感器收发电路，超声波传感器收发电路连接有上传感器、前传感器、及左传感器；右硬件电路模块还包括电机驱动电路、蓝牙模块、及超声波传感器收发电路，微处理器连接电机驱动电路，电机驱动电路连接有上马达、前马达、及右马达，微处理器连接超声波传感器收发电路，超声波传感器收发电路连接有上传感器、前传感器、及右传感器；
[0031]通讯模块包括蓝牙模块、及GPS模块，蓝牙模块、及GPS模块分别连接在微处理器的不同端口上。
[0032]微处理器选用单片机MSP430F1232。MSP430F1232单片机内部有64KB的FLASH程序存储器和64MB的RAM，该单片机内部有双路通用异步串口。
[0033]语音播报模块选用蓝牙耳机，通过蓝牙模块与微处理器通信。语音播报模块含有语音转换电路，采用ISD4000语音芯片，ISD4000语音芯片内含晶体振荡系统、防混叠滤波系统、平滑滤波系统、自动静噪、音频功率放大系统等，只需很少的外围系统件就可构成完整的声音录放系统。系统采用LM386功率放大系统，以提高扬声系统的驱动能力。
[0034]超声波传感器收发电路由超声波发射电路、及超声波接收电路组成，超声波发射电路包括超声波换能器，超声波接收电路包括检波接收芯片，微处理器的输出的方波经超声波换能器发射，回波经检波接收芯片接收，微处理器记下超声波回波时间，计算与障碍物之间的距离。利用单片机的Pl.0 口输出超声波换能器所需的40kHz方波信号，利用外中断O 口监测超声波接收电路输出的返回信号。
[0035]电机驱动电路的输入端连接微处理器的脉宽输出端，电机驱动电路的输出端通过三极管组成的互补桥型电路连接电机，通过PWM脉宽控制法控制电机转速。该桥的优点是原理简单、易控制、带负载能力强，在MSP430F1232单片机的配合下，通过PWM脉宽控制法，实现了对电机的速度控制。
[0036]可穿戴智能导盲器还包括供电电源模块，供电电源模块由充电电路、及供电电路组成。充电电路中含TP4056，TP4056是专门为一节锂离子或锂聚合物电池而设计的线性充电系统电路，利用芯片内部的功率晶体管对电池进行恒流和恒压充电。如图8所示，PROG (引脚2)为恒流充电电流设置和充电电流监测端。为了满足锂电池充电电流在500mA左右的要求，从PROG管脚连接一个2000欧姆的外部电阻到地端可以使充电电流为600mA。在引脚6接Iv绿色的LED灯作为电池充电完成指不端，当电池充电完成时，该引脚被内部开关拉到低电平，表示充电完成，绿灯变亮。除此之外，管脚将处于高阻态，没有灯亮的显示。在引脚7接一个红色的LED灯作为正在充电的指示灯，当充电系统向电池充电时，管脚被内部开关拉到低电平，表示充电正在进行，否则管脚处于高阻态，没有灯亮的显示。
[0037]供电电路组成采用LM2577构成升压供电电路，LM2577是一种典型的升压式集成开关电源调整器，Pl输入直流电压范围宽(3.5V-40V)，P2输出开关电源可达3A，输出电压有12V、15V和可调(ADJ)。采用LM2577可以方便地实现对升压变换系统、反激变换系统和正激变换系统的控制。升压模块为LM2577芯片构成的DC-DC开关电源，能保证输出较大电流，并且升压电路模块将锂电3.7V升至5V，这样就可以给可穿戴智能导盲器供电了。
[0038]可穿戴智能导盲器的导盲方法，采用如下步骤:
[0039](I)下达目的地命令，通过GPS模块定位，选择最优路线；
[0040](2)盲人在行进过程中，超声波发射电路实时发送超声波信号，超声波接收电路接收回波，回波经检波接收芯片接收，微处理器记下超声波回波时间，计算与障碍物之间的距离；
[0041](3)当距离达到警戒范围时，通过电机驱动电路驱动对应位置的马达震动，并通过蓝牙模块与蓝牙耳机通信，语音提示使用者。
[0042]当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的指导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。
【权利要求】
1.可穿戴智能导盲器，其特征在于，包括硬件电路模块、通讯模块、及语音播报模块，所述硬件电路模块包括对称的左硬件电路模块、及右硬件电路模块，左硬件电路模块、及右硬件电路模块分别安装在左、右盲人鞋的底部，左硬件电路模块、及右硬件电路模块包括传感器、及微处理器，传感器检测道路上的障碍物信息，并把检测信息传输给微处理器处理，微处理器经通讯模块下达控制命令，语音播报模块向盲人播报控制命令。
2.根据权利要求1所述的可穿戴智能导盲器，其特征在于，所述左硬件电路模块还包括电机驱动电路、蓝牙模块、及超声波传感器收发电路，微处理器连接电机驱动电路，电机驱动电路连接有上马达、前马达、及左马达，微处理器连接超声波传感器收发电路，超声波传感器收发电路连接有上传感器、前传感器、及左传感器； 右硬件电路模块还包括电机驱动电路、蓝牙模块、及超声波传感器收发电路，微处理器连接电机驱动电路，电机驱动电路连接有上马达、前马达、及右马达，微处理器连接超声波传感器收发电路，超声波传感器收发电路连接有上传感器、前传感器、及右传感器。
3.根据权利要求1所述的可穿戴智能导盲器，其特征在于，所述通讯模块包括蓝牙模块、及GPS模块，蓝牙模块、及GPS模块分别连接在微处理器的不同端口上。
4.根据权利要求1所述的可穿戴智能导盲器，其特征在于，所述微处理器选用单片机MSP430F1232。
5.根据权利要求1所述的可穿戴智能导盲器，其特征在于，所述语音播报模块选用蓝牙耳机，通过蓝牙模块与微处理器通信。
6.根据权利要求2所述的可穿戴智能导盲器，其特征在于，所述超声波传感器收发电路由超声波发射电路、及超声波接收电路组成，超声波发射电路包括超声波换能器，超声波接收电路包括检波接收芯片，微处理器的输出的方波经超声波换能器发射，回波经检波接收芯片接收，微处理器记下超声波回波时间，计算与障碍物之间的距离。
7.根据权利要求2所述的可穿戴智能导盲器，其特征在于，所述电机驱动电路的输入端连接微处理器的脉宽输出端，电机驱动电路的输出端通过三极管组成的互补桥型电路连接电机，通过PWM脉宽控制法控制电机转速。
8.根据权利要求1所述的可穿戴智能导盲器，其特征在于，还包括供电电源模块，供电电源模块由充电电路、及供电电路组成。
9.可穿戴智能导盲器的导盲方法，采用如下步骤: (1)下达目的地命令，通过GPS模块定位，选择最优路线； (2)盲人在行进过程中，超声波发射电路实时发送超声波信号，超声波接收电路接收回波，回波经检波接收芯片接收，微处理器记下超声波回波时间，计算与障碍物之间的距离； (3)当距离达到警戒范围时，通过电机驱动电路驱动对应位置的马达震动，并通过蓝牙模块与蓝牙耳机通信，语音提示使用者。
【文档编号】A61H3/06GK104173175SQ201410459062
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年9月11日 优先权日:2014年9月11日
【发明者】薛蕊, 曾实现, 姜宝华, 陈玉杰, 冯飞, 马秋芳, 赵俊杰, 樊志强 申请人:青岛黄海学院