太陽(yáng)能超聲波導(dǎo)盲器的研制

2．4 量程設(shè)置模塊
本裝置預(yù)設(shè)遠(yuǎn)距、中距、近距三個(gè)量程用來(lái)控制報(bào)警的距離，系統(tǒng)初始報(bào)警距離為近距1 m，按中距和遠(yuǎn)距按鍵可分別將初始報(bào)警距離設(shè)為3m和6m。
2．5 太陽(yáng)能供電模塊
通過(guò)太陽(yáng)能光伏電池發(fā)出的直流電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并以可充電的鎳氫電池作為積蓄太陽(yáng)能發(fā)電板的剩余電力的設(shè)備。太陽(yáng)能供電模塊由太陽(yáng)能電池、太陽(yáng)能控制器、蓄電池和DC-DC轉(zhuǎn)換器等組成，如圖6所示。太陽(yáng)能控制器可以控制蓄電池對(duì)太陽(yáng)能的采集和儲(chǔ)存的工作狀態(tài)，并對(duì)蓄電池起到保護(hù)作用，延長(zhǎng)蓄電池使用壽命。

3 算法設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
3．1 算法設(shè)計(jì)
本裝置軟件的控制核心為AT89S52單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)讀取量程設(shè)置值和溫度值對(duì)初始設(shè)置狀態(tài)進(jìn)行修改，控制發(fā)射超聲波，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器計(jì)時(shí)，為了避免接收傳感器直接接受發(fā)出的超聲波，可在發(fā)射超聲波后設(shè)置一段延時(shí)。當(dāng)超聲波探測(cè)器探測(cè)到回波時(shí)，計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)，讀取時(shí)間差，根據(jù)回波測(cè)距原理計(jì)算出障礙物距離，并執(zhí)行報(bào)警程序，程序流程圖如圖7所示。由于采用的是12 MHz的晶振，計(jì)數(shù)器每個(gè)計(jì)數(shù)就是1μs，當(dāng)主程序檢測(cè)到接收成功的標(biāo)志位后，將計(jì)數(shù)器T0中的數(shù)(即超聲波來(lái)回所用的時(shí)間)按式(3)計(jì)算，即可得被測(cè)物體與測(cè)距器之間的距離S，假設(shè)溫度為20℃，則對(duì)應(yīng)聲速v為344m／s，則有：
S=(v·△t)／2=172 T0／10 000cm (3)
3．2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
試驗(yàn)中選用一紙箱作為障礙物，將報(bào)警模塊換為液晶顯示器進(jìn)行定量測(cè)量，不同氣溫下在同一點(diǎn)位置測(cè)量5個(gè)值，添加溫度補(bǔ)償和量程選擇，得到如表1所示結(jié)果。

由此可以看出，本實(shí)驗(yàn)的相對(duì)誤差較小，但是由于盲區(qū)的出現(xiàn)，所測(cè)的結(jié)果不能與標(biāo)準(zhǔn)值完全相等。并且當(dāng)障礙物距離比較近時(shí)，測(cè)量精確性較高；障礙物較遠(yuǎn)時(shí)，精確性相對(duì)較低；這是由于距離較遠(yuǎn)時(shí)，超聲波回波信號(hào)較弱，噪聲較大，容易產(chǎn)生誤差。

4 結(jié)語(yǔ)
目前導(dǎo)盲器的研究較多，本實(shí)驗(yàn)提出的設(shè)計(jì)方案特點(diǎn)是以太陽(yáng)能作為系統(tǒng)的動(dòng)力來(lái)源，采用半導(dǎo)體數(shù)字溫度傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)超聲波測(cè)距系統(tǒng)的溫度測(cè)量和補(bǔ)償，從而對(duì)聲速進(jìn)行補(bǔ)償，對(duì)引起測(cè)量誤差的因素進(jìn)行修正處理，可以提高導(dǎo)盲器的導(dǎo)盲精度及靈敏度。由于預(yù)留了單片機(jī)引腳，便于進(jìn)行功能拓展，同時(shí)導(dǎo)盲器系統(tǒng)以模塊化進(jìn)行組裝，適宜增加其他功能模塊。例如可以添加GPS定位器，可以幫助盲人家屬及時(shí)了解盲人的行蹤，避免盲人走失。而且本設(shè)計(jì)具有操作簡(jiǎn)便、體積較小等優(yōu)點(diǎn)，因此可以很好地應(yīng)用于實(shí)際生活中。