用于视障用户探障的智能终端外设OTG设备

本实用新型涉及视障用户探障领域，具体涉及一种用于视障用户探障的智能终端外设otg设备。

背景技术：

视觉障碍严重影响着视障人员的生活，尤其制约着视障人员的户外活动。随着科技的发展，各种探障设备层出不穷，然而大部分探障设备结构复杂，功能繁多，实用的功能很少且耗电严重；或探障设备体积较大，携带不方便。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题是提供一种用于视障用户探障的智能终端外设otg设备，解决现有探障设备体积大，携带不方便以及功能繁多，结构复杂的问题。

本实用新型提供一种用于视障用户探障的智能终端外设otg设备，该设备包括：

用于使用tof技术探测障碍物距离的激光测距模块；

用于检测视障用户是否运动的智能运动检测模块；

用于根据检测到的视障用户运动状态控制激光测距模块启闭以及将探测到的障碍物距离上传给智能终端的控制模块；控制模块分别与智能运动检测模块、激光测距模块以及智能终端连接；

用于根据障碍物的距离以不同振动频率和/或不同声音给予视障用户反馈的智能终端；

用于将智能终端电源电压通过低压差线性稳压器，给控制模块、智能运动检测模块和激光测距模块供电的供电模块；供电模块分别与智能终端、控制模块、智能运动检测模块和激光测距模块连接。

进一步地，智能终端为智能手机。

进一步地，智能终端上设有与供电模块以及控制模块连接的type-c接口。

进一步地，控制模块的主控芯片型号为stm32f042g4。

进一步地，激光测距模块的芯片型号为vl53l1x

进一步地，智能运动检测模块为三轴加速度传感器。

进一步地，智能运动检测模块的芯片型号为lis2dw12。

进一步地，不同声音为不同语音播报或不同音量或不同频率的声音。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的用于视障用户探障的智能终端外设otg设备结构简单，体积小，可微型集成，功率低，且便于携带；控制模块根据智能运动检测模块检测到的视障用户运动状态控制激光测距模块启闭，节省电量；以智能终端电源作为设备的供电电源，进一步减小设备体积。

附图说明

图1为本实用新型实施例的整体硬件电路图；

图2为本实用新型实施例中stm32与vl53之间的数据传输电路图；

图3为本实用新型实施例中stm32与lis2之间的数据传输电路图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步的说明：

本实用新型实施例是用于视障用户探障的智能终端外设otg设备，如图1所示，包括：

用于使用tof技术探测障碍物距离的激光测距模块；

用于检测视障用户是否运动的智能运动检测模块；

用于根据检测到的视障用户运动状态控制激光测距模块启闭以及将探测到的障碍物距离上传给智能终端的控制模块；控制模块分别与智能运动检测模块、激光测距模块以及智能终端连接；

用于根据障碍物的距离以不同振动频率和/或不同声音给予视障用户反馈的智能终端；

用于将智能终端电源电压通过低压差线性稳压器，给控制模块、智能运动检测模块和激光测距模块供电的供电模块；供电模块分别与智能终端、控制模块、智能运动检测模块和激光测距模块连接。

进一步地，控制模块的主控芯片型号为stm32f042g4；激光测距模块的芯片型号为vl53l1x；智能运动检测模块为三轴加速度传感器，其芯片型号为lis2dw12。其中，stm32单片机作为整个硬件电路的主控芯片，用于与激光测距模块(vl53l1x)以及智能运动检测模块(lis2dw12)之间进行数据传输，然后通过usb通信上报距离数据给智能终端，例如智能手机上的app，智能手机会给予视障用户反馈表达。其中，usb(universalserialbus)通信技术是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。usb技术的发展使各种数据传输可以在pc的控制下进行数据交换，一旦离开pc各设备间无法利用usb进行操作。otg技术就是在没有host的情况下，实现设备间的数据传输。通过otg技术，可以给智能终端扩展usb接口配件以丰富智能终端的功能。

控制模块还包含有时钟电路，提供时钟信号；复位电路，进行复位；串口调试电路，用于程序烧写。

激光测距模块(vl53l1x)用于探障。为了解决视障用户探障的问题，可以采用tof技术：tof(timeofflight)技术是通过给目标连续发送光脉冲，然后用传感器接收从物体返回的光，通过探测光脉冲的飞行(往返)时间来得到目标物距离。如图3所示，激光测距模块通过i²c协议与stm32进行通信，其探测结果可以根据障碍物的距离分为：远距离、中距离、近距离。探测到的障碍物位于不同距离，则给予视障用户不同的反馈，例如远距离，提示其提前做好避障准备，近距离使其更加小心。激光测距模块可以采用激光测距传感器。

如图2所示，智能运动检测模块(lis2dw12)通过spi协议与stm32进行通信，智能运动检测模块主要用于检测用户的运动状态，例如采用三轴加速度传感器实时检测设备设备在x、y、z三个轴的加速度信号，判断设备是否在三个方向都长时间保持静止，如果设备在三个方向都长时间保持静止，即设备未被使用，此时可以让激光测距传感器进入休眠状态，进而节省电量。当检测到有运动时，唤醒启动激光测距模块(vl53l1x)进行测距工作。

智能终端接收到距离信息后，会通过语音播报模式、振动模式和鸣叫模式中至少一种模式给予用户反馈。语音播报模式，会提示不同的语音，结合激光测距模块的探测结果：远距离、中距离、近距离，分别给予不同的提示；振动模式，依据障碍物距离的远近，调整振动的频率；鸣叫模式，依据障碍物距离的远近，改变声音频率和/或音量，例如音乐的音量，障碍物越近，音量越小，使用户专心行走。

供电模块，采用type-c接口，从智能终端上取电，将智能终端接口的5v的电压通过低压差线性稳压器转变为其他模块使用的电压，进而给其他模块供电。

本实用新型通过硬件电路的设计，激光测距传感器探测障碍物的距离并且上传数据到智能手机实现障碍物的探测，采用智能运动检测传感器根据运动状态进行省电。本设备功能简单，产品的体积小,主控芯片stm32f042的尺寸不超过4*4mm，可以实现微型集成，整机低功耗工作状态在5v50ma以内。

本领域的技术人员容易理解，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种用于视障用户探障的智能终端外设otg设备，其特征在于，该设备包括：

用于使用tof技术探测障碍物距离的激光测距模块；

用于检测视障用户是否运动的智能运动检测模块；

用于根据检测到的视障用户运动状态控制激光测距模块启闭以及将探测到的障碍物距离上传给智能终端的控制模块；控制模块分别与智能运动检测模块、激光测距模块以及智能终端连接；

用于根据障碍物的距离以不同振动频率和/或不同声音给予视障用户反馈的智能终端；

用于将智能终端电源电压通过低压差线性稳压器，给控制模块、智能运动检测模块和激光测距模块供电的供电模块；供电模块分别与智能终端、控制模块、智能运动检测模块和激光测距模块连接。

2.根据权利要求1所述的智能终端外设otg设备，其特征在于，智能终端为智能手机。

3.根据权利要求1所述的智能终端外设otg设备，其特征在于，智能终端上设有与供电模块以及控制模块连接的type-c接口。

4.根据权利要求1所述的智能终端外设otg设备，其特征在于，控制模块的主控芯片型号为stm32f042g4。

5.根据权利要求1所述的智能终端外设otg设备，其特征在于，激光测距模块的芯片型号为vl53l1x。

6.根据权利要求1所述的智能终端外设otg设备，其特征在于，智能运动检测模块为三轴加速度传感器。

7.根据权利要求1所述的智能终端外设otg设备，其特征在于，智能运动检测模块的芯片型号为lis2dw12。

8.根据权利要求1所述的智能终端外设otg设备，其特征在于，不同声音为不同语音播报或不同音量或不同频率的声音。

技术总结
本实用新型公开了一种用于视障用户探障的智能终端外设OTG设备，该设备包括：用于使用TOF技术探测障碍物距离的激光测距模块；用于检测视障用户是否运动的智能运动检测模块；用于根据检测到的视障用户运动状态控制激光测距模块启停，以及将探测到的障碍物距离上传给智能终端的APP；控制模块分别与智能运动检测模块、激光测距模块以及智能终端连接；用于根据障碍物的距离以不同振动频率和/或不同声音给予视障用户反馈的智能终端；用于将智能终端电源电压通过低压差线性稳压器，给控制模块、智能运动检测模块和激光测距模块供电的供电模块。本设备体积小，可微型集成，功率低，便于携带，节省电量。

技术研发人员：李自成;易亚文;陈刚;邱从波;陈志;王后能;曾丽;熊涛;廖小兵
受保护的技术使用者：武汉工程大学
技术研发日：2020.10.12
技术公布日：2021.08.13