基于51單片機(jī)的智能拐杖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
目前，隨著人口老齡化程度的增加，老年人出行經(jīng)常會(huì)遇到一些困難，為了幫助老年人避免一些常見(jiàn)的出行困難，使老年人出行更加順利，子女在家更加放心，可以通過(guò)報(bào)警裝置在檢測(cè)到拐杖跌倒或者前方有障礙物進(jìn)行報(bào)警，或者在老人休息時(shí)放音樂(lè)，實(shí)現(xiàn)安全出行。
1 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)主要包括:傾斜模塊、超聲波模塊、語(yǔ)音模塊、光敏電阻模塊及電源等。
STC90C51RC/RD+系列單片機(jī)是STC推出的新一代超強(qiáng)抗干擾/高速/低功耗的單機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，12時(shí)鐘/機(jī)器周期和6時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇。
內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，當(dāng)時(shí)鐘頻率在6 MHz時(shí)，該復(fù)位電路是可靠的;當(dāng)時(shí)鐘頻率在12 MHz時(shí)，勉強(qiáng)可用。在要求不高的情況下，可在復(fù)位腳外接電阻電容復(fù)位。
1.2 HC-SR04超聲波模塊IS-015的情況下，測(cè)距范圍更遠(yuǎn)，可達(dá)6 m,遠(yuǎn)超一般超聲波測(cè)距模塊。采用CS-100A超聲波新版HC-SR04,性能遠(yuǎn)超老版HC-SR04,US-015;在測(cè)距精度高于老版HC-SR04和測(cè)距SOC芯片，高性能，工業(yè)級(jí)，寬電壓、低價(jià)格，只有普通超聲波測(cè)距塊一半的個(gè)格，而性能遠(yuǎn)超普通超聲波測(cè)距模塊。性能與US-025A相同，均采用CS-100A芯片，接口完全兼容。
1.3 GM55系列光敏電阻特性制成不同形狀和受光面積的光敏電阻廣泛應(yīng)用于玩具、燈具、照相機(jī)等行業(yè)。光敏電阻模光敏電阻是一種半導(dǎo)體材料制成的電阻，其電導(dǎo)率隨著光照度的變化而變化。這-塊對(duì)環(huán)境光線最敏感，一般用來(lái)檢測(cè)周圍環(huán)境光線的亮度，觸發(fā)單片機(jī)或繼電器模塊模塊在環(huán)境光線亮度達(dá)不到設(shè)定閾值時(shí)，DO端輸出高電平，當(dāng)外界環(huán)境光線亮度超過(guò)設(shè)定閾值時(shí)，DO端輸出低電平;DO輸出端可以與單片機(jī)直接相連，通過(guò)單片機(jī)來(lái)檢測(cè)高電平，由此來(lái)檢測(cè)環(huán)境的光線亮度改變;DO輸出端可以直接驅(qū)動(dòng)繼電器模塊，由此可以組成一個(gè)光控開(kāi)關(guān)。小板模擬量輸出AO可以和AD模塊相連，通過(guò)AD轉(zhuǎn)換，可以獲得環(huán)境光強(qiáng)更精準(zhǔn)的數(shù)值。
1.4 MY1690-12P語(yǔ)音模塊
MY1690-12P是深圳市邁優(yōu)科技有限公司自主研發(fā)的一款小巧的微集成MP3模塊。采用MY1690-16S MP3主控芯片，支持MP3、WAV格式雙解碼。模塊最大支持32G TF卡;也可外接U盤(pán)或USB數(shù)據(jù)線連接電,腦更換SD卡音頻文件。該模塊內(nèi)置3 W功放，可以直接驅(qū)動(dòng)3 W的喇叭，使用更方便。
2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
該軟件的開(kāi)發(fā)采用了模塊化的方法?？刂葡到y(tǒng)首先對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行硬件初始化，其中主要包括對(duì)超聲波掉塊、光照道塊，時(shí)鐘道塊等進(jìn)行初始化，當(dāng)控制系統(tǒng)對(duì)各個(gè)道塊初始化之后，STC51單片機(jī)分別從傾斜模塊、超聲波模塊、光照模塊得到拐杖的物理狀態(tài)(是否摔倒)、當(dāng)前障礙物存在情況、環(huán)境光亮度，并將信息進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)。如果拐杖處于傾倒?fàn)顟B(tài)，則單片機(jī)會(huì)驅(qū)動(dòng)語(yǔ)音模塊進(jìn)行報(bào)警，并且此時(shí)其它模塊都將停止工作;如果障礙物與拐杖的距離短于設(shè)定的距離時(shí)，STC51單片機(jī)驅(qū)動(dòng)語(yǔ)音模塊提醒前方有障礙，如果拐杖所處的環(huán)境亮度變暗時(shí)，則LED燈會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，否則，單片機(jī)會(huì)等待指令的下達(dá)。該
本文設(shè)計(jì)一款基于AT89C51單片機(jī)的智能拐杖系統(tǒng)，可以通過(guò)報(bào)警模塊在檢測(cè)到老人出行的危險(xiǎn)行為后進(jìn)行報(bào)警提醒，實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)，當(dāng)傾倒傳感器檢測(cè)到智能拐杖傾倒時(shí)，會(huì)亭止其他功能并進(jìn)行報(bào)警，避免老人摔倒未被及時(shí)發(fā)現(xiàn);當(dāng)超聲波傳感器檢測(cè)到智能拐杖前方出現(xiàn)障礙時(shí)，可以進(jìn)行報(bào)警，當(dāng)光敏傳感器檢測(cè)到環(huán)境亮度的亮暗發(fā)生變化時(shí)，會(huì)自動(dòng)地開(kāi)關(guān)燈以方便出行。此款智能拐杖控制系統(tǒng)操作較為簡(jiǎn)單、功耗較低，對(duì)老年人出行具有輔助作用，從而避免老人出行遇到危險(xiǎn)并警示，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
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