光电智能导盲器方案设计

眼睛是我们身体不可缺少的器官，是人类了解世界感知外界的窗口，然而对于盲人来说简单的散步都是一件奢侈的事情。本文设计一种光电智能导盲器帮助盲人能够在不借助他人或当盲犬的情况下，盲人经过简单的训练可以利用触觉感知脉冲信号并根据的频率变化来判断有无障碍物及离障碍物的距离和大致方位，达到导盲作用。

一、研究方案

利用红外测距原理障碍物进行多点测量并将障碍物信息通过电脉冲信号传递给手指，使使用者通过触觉大概感知到障碍物及其方位。当打开声音开关时会有声音提示障碍物方位。（如图1）

由于探测距离和高度的影响，本系统测量范围可设定在六米以内。近距工作模式工作距离设定为两米工作高度为两米，这样可以保证使用者在复杂的工作环境中能不晃动仪器就能感知障碍物的存在。

光学部分采用850nm 红外LED 光源，出射角为20 度，功率1W 出射距离可达20米，满足测量距离的覆盖要求。接受器件选用850nm 红外接受管，经过光学系统使其接收角度控制在1 度。电子部分可控制光源发出一个脉冲的同时开始计时，当接受器接收到这个脉冲时计时结束，单片机根据时间得出距离，测距方程:D=CT/2(D 为被测距离,C 为光速,T 为光脉冲信号来回于测距仪和待测目标反射脉冲的时间)。采集系统会对每个接受器所对应角度进行扫描，然后把数据传递给单片机进行分析，从而对计算出障碍物的距离和方位，最后通过脉冲发生器和扬声器把信息传递给使用者。

二、技术路线及可行性分析

2.1 光学部分

利用多枚850nm 大功率LED 作为光源。光源视角为44 度在5m 处形成高2m，在2.5m出形成低1m 的光幕（如图2）。此工作模式可在复杂场合使用。

接收器为850nm 红外接收器阵列，每个接收器针对各自的小视场范围进行接收以提高单个接收器的方向性，减小光信号的叠加干扰。在光源的工作模式下，分别针对光源的视角用机械的方式改变接收的角度。

2.2电子部分

本系统利用ATMEGA16L 单片机作为控制器，对每个角度的接收器信号进行比较分析，并将分析结果转化为电脉冲信号使人感知（如图4）本系统采用ATMEGA16L 单片机作为主控芯片。单片机对于TDCGP2 进行寄存器配置以及时间测量控制，时间测量结果传回给单片机通过算法进行距离的精确计算。通过测量结果得出哪个方向是否有障碍物，通过脉冲发生器产生电流信号刺激手指，从而让盲人知道哪个方向有障碍物向哪个方向躲避。单片机控。

三、结论

本案例采用多点测量，提高了可用性，并能对如何绕开障碍物起到了一定的提示作用。利用电流脉冲刺激手指作为提示信号，相比于声音提示加大了信息量的同时提高了信息在传输中的可靠性。