專利名稱：基于單片機(jī)無線通信的盲人交通提示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種盲人交通提示系統(tǒng)，尤其涉及一種基于單片機(jī)無線通信的盲人交通提示系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
如何有效地解決盲人交通問題，一直是當(dāng)今社會關(guān)注的一大難題。現(xiàn)有的盲人過街提示裝置，在紅綠燈亮?xí)r，能夠通過外置擴(kuò)音器發(fā)出相應(yīng)提示聲，但為了使提示音更加清晰，不可避免地存在提示音的音量過大的缺點，對居民生活造成嚴(yán)重干擾，且生產(chǎn)、維護(hù)成本聞。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于，提供一種基于單片機(jī)無線通信的盲人交通提示系統(tǒng)，該系統(tǒng)在不影響其他人正常生活前提下，能夠?qū)⒓t綠燈信息發(fā)送給過街盲人，使得盲人通過十字路口時更加安全和方便。為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本實用新型采用以下技術(shù)解決方案予以實現(xiàn):一種基于單片機(jī)無線通信的盲人交通提示系統(tǒng)，其特征在于，包括:一個由盲人手持的信號發(fā)送/接收器，用于實現(xiàn)詢問信號的發(fā)送和反饋信號的接收；該信號發(fā)送/接收器主要包括第一單片機(jī)，在第一單片機(jī)上連接有無線發(fā)射/接收模塊、蜂鳴器和看門狗模塊；—個嵌入交通燈內(nèi)部的信號接收/反饋器，用于接收并校驗信號發(fā)送/接收器的詢問信號；該信號接收/反饋器主要包括有第二單片機(jī)，第二單片機(jī)與交通燈接口電路相連接，在第二單片機(jī)上連接有與無線發(fā)射模塊配套的無線接收/發(fā)送模塊；信號發(fā)送/接收器與信號接收/反饋器通過無線發(fā)射/接收模塊和無線接收/發(fā)送模塊相互通信。本實用新型的其他特點是:所述的第一單片機(jī)和第二單片機(jī)均選擇AT89S51單片機(jī)。所述的無線發(fā)射/接收模塊和無線接收/發(fā)送模塊均選擇nRF401芯片。所述的蜂鳴器采用ISD1420芯片。所述的看門狗模塊采用MP813L芯片。本實用新型的基于單片機(jī)無線通信的盲人交通提示系統(tǒng)，手持式信號發(fā)送/接收器通過第一單片機(jī)與無線發(fā)射模塊來實現(xiàn)詢問信號的發(fā)送，隨后接收/反饋器對詢問信號進(jìn)行處理后并將交通燈的狀態(tài)給出不同的反饋信號，反饋至手持式信號發(fā)送/接收器，最后利用手持式信號發(fā)送/接收器內(nèi)部嵌入的蜂鳴器最終給機(jī)主以提示。讓每個盲人都能自主地發(fā)送/接收信號，同時不影響其他人的正常生活，能廣泛用于路口對盲人進(jìn)行紅綠燈的提醒，操作簡便，不產(chǎn)生噪聲，信號準(zhǔn)確，運行可靠。
圖1是本實用新型的基于單片機(jī)無線通信的盲人交通提示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖2發(fā)送模塊工作流程圖；圖3是接收模塊工作流程以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
具體實施方式
參見圖1，本實施例給出一種基于單片機(jī)無線通信的盲人交通提示裝置，具體的硬件包括:一個由盲人手持的信號發(fā)送/接收器，用于實現(xiàn)詢問信號的發(fā)送和反饋信號的接收；該信號發(fā)送/接收器主要包括第一單片機(jī)，在第一單片機(jī)上連接有無線發(fā)射/接收模塊、蜂鳴器和看門狗模塊；一個嵌入交通燈內(nèi)部的信號接收/反饋器，用于接收并校驗信號發(fā)送/接收器的詢問信號；該信號接收/反饋器主要包括有第二單片機(jī)，第二單片機(jī)與交通燈接口電路相連接，在第二單片機(jī)上連接有與無線發(fā)射模塊配套的無線接收/發(fā)送模塊；信號發(fā)送/接收器與信號接收/反饋器通過無線發(fā)射/接收模塊和無線接收/發(fā)送模塊相互通信。1、硬件設(shè)計I)信號發(fā)送/接收器的設(shè)計信號發(fā)送/接收器工作流程如圖2所示。本實施例中，手持式信號發(fā)送/接收器主要包括AT89S51單片機(jī)，在AT89S51單片機(jī)上連接有無線發(fā)射/接收模塊、蜂鳴器和看門狗模塊。AT89S51單片機(jī)是一種低功耗，高性能8位單片機(jī)，片內(nèi)含4KB的可反復(fù)電擦寫的Flash只讀程序存儲器。無線發(fā)射模塊選用nRF401芯片；蜂鳴器采用ISD1420芯片。另外，為了防止系統(tǒng)崩潰，在信號發(fā)送/接收器中不再采用常用的RC復(fù)位電路，而是采用看門狗模塊，本實施例中，看門狗模塊采用MP813L芯片。在具體實現(xiàn)方面，用AT89S51單片機(jī)的P2.5 口控制無線發(fā)射芯片nRF401的PWR— UP，使其為“I”時，表示正常工作模式，為“O”時，表示待機(jī)模式；P2.6 口接無線發(fā)射芯片nRF401的CS，控制發(fā)送接收頻率，為“I”時，表示工作頻率為434.32MHz，為“O”時，表示工作頻率為433.92MHz ；RXD,TXD引腳分別接無線發(fā)射芯片nRF401的D0UT、DIN引腳，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，P2.7 口控制無線發(fā)射芯片nRF401的TXEN端，使其為“ I”時，表示進(jìn)人發(fā)送模式，為“O”時，表示進(jìn)人接收模式；P0.0 口控制ISD1420的PLAYE引腳，一個從高到低的電平跳變就可以觸發(fā)其播放預(yù)先錄好的提示音。用外部中斷源INTl接一個點觸式按鈕來作為信號發(fā)送的觸發(fā)源，同時還接有一個用5013三極管來驅(qū)動ISD1420芯片，因為Pl.0的引腳狀態(tài)在上電時為高，因此只要INTl被置低觸發(fā)的時候，ISD1420芯片回路即導(dǎo)通，同時發(fā)出聲音提示機(jī)主信號發(fā)送成功。2)信號接收/反饋器的設(shè)計信號接收/反饋器嵌入交通燈系統(tǒng)內(nèi)部，功能是接收并校驗信號發(fā)送/接收器中的無線發(fā)射/接收模塊(nRF401芯片)的詢問信號，單片機(jī)通過與交通燈接口電路，把交通燈的當(dāng)時狀態(tài)(紅燈、綠燈或黃燈)轉(zhuǎn)換成一個數(shù)字I/O輸人信號，同時就信號的不同狀態(tài)給出不同的反饋信號，通過無線接收/發(fā)送模塊進(jìn)行發(fā)射，反饋給信號發(fā)送/接收器中的無線發(fā)射/接收模塊進(jìn)行處理。 信號接收/反饋器的工作流程如圖3所示。相對于信號發(fā)送/接收器，信號接收/反饋器比較簡單，主要包括一 AT89S51單片機(jī)、無線接收/發(fā)送模塊URF401芯片)和交通燈接口電路。具體實現(xiàn)方面，nRF401芯片的控制引腳與信號發(fā)送/接收器完全一致，不同的是，用P0.0接口控制交通燈狀態(tài)。2、軟件設(shè)計I)軟件總體設(shè)計軟件設(shè)計時，首先要注意nRF401芯片工作模式切換時，編程中要做相應(yīng)的延時處理。一般在射頻系統(tǒng)中有兩種不同的基本通信方式:第一種通信方式:從無線發(fā)射/接收模塊到無線接收/發(fā)送模塊的數(shù)據(jù)傳輸。發(fā)送的數(shù)據(jù)流同時被所有的無線發(fā)射/接收模塊接收，經(jīng)過無線發(fā)射/接收模塊確認(rèn)后再返回?zé)o線接收/發(fā)送模塊， 此方式稱為“無線廣播”。其數(shù)據(jù)流傳送的流程為:接收至發(fā)射，再接收。第二種通信方式:在無線接收/發(fā)送模塊的應(yīng)答范圍內(nèi)有多個無線發(fā)射/接收模塊的數(shù)據(jù)同時傳輸給閱讀器，是一種主動通信的方式，這種通信方式稱為多路存取方法。這也是射頻系統(tǒng)中的主要通信方式之一。其數(shù)據(jù)流傳送的流程為:發(fā)射、接收，然后再發(fā)射。射頻系統(tǒng)是個小的無線局域網(wǎng)，所以應(yīng)選用比較簡單的多路存取方法。通信的具體流程為:信號發(fā)送/接收器發(fā)出詢問信號，通過nRF401發(fā)送到信號接收/反饋器的無線接收/發(fā)送模塊，此時無線接收/發(fā)送模塊通過第二 AT89S51單片機(jī)首先通過與交通燈接口電路提供的數(shù)字I/O信號來判斷交通燈的狀態(tài)，分別調(diào)用相應(yīng)的子程序，隨后通過無線接收/發(fā)送模塊URF401芯片)發(fā)出不同的反饋信號給信號發(fā)送/接收器，信號發(fā)送/接收器將根據(jù)約定好的協(xié)議，根據(jù)接收到的不同的反饋信號，由第一 AT89S51單片機(jī)來調(diào)用不同的子程序去驅(qū)動語音模塊ISD1420，以發(fā)出不同的提示音。在無線呼叫系統(tǒng)進(jìn)行工作時，可能會出現(xiàn)同時有幾個發(fā)射器處于接收器的工作范圍內(nèi)，這樣當(dāng)有兩個或兩個以上的發(fā)射器同時發(fā)送數(shù)據(jù)時就會出現(xiàn)數(shù)據(jù)相互的干擾(碰撞)。為此，可以在射頻系統(tǒng)中使用多路存取方法來防止數(shù)據(jù)干擾的發(fā)生，其方法有:ALOHA法、“二進(jìn)制搜索”算法和“動態(tài)二進(jìn)制搜索”算法等，本裝置使用“動態(tài)二進(jìn)制搜索”算法防止數(shù)據(jù)碰撞。二進(jìn)制搜索算法由一個接收器和多個發(fā)射器之間規(guī)定的一組命令和應(yīng)答規(guī)則構(gòu)成，目的在于從多個發(fā)射器中選出任一個數(shù)據(jù)實現(xiàn)通信。通過多次比較，不斷篩選出不同的序列號，給每一個發(fā)射器編制一個固定的序列號，接收器發(fā)出的一個請求命令有意識地將序列號傳輸時的數(shù)據(jù)碰撞引導(dǎo)到接收器上，即通過接收器判斷是否有碰撞發(fā)生。由二進(jìn)制搜索算法的工作流程可知，發(fā)射器的數(shù)量越多，防碰撞執(zhí)行時間就將越長，造成延時很大。而動態(tài)二進(jìn)制搜索算法根據(jù)一定的算法把數(shù)據(jù)分成兩部分，收發(fā)雙方各自傳送其中一部分?jǐn)?shù)據(jù)，可把傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量減小到一半，達(dá)到縮短傳送時間的目的。因此，采用動態(tài)二進(jìn)制搜索方法可提高執(zhí)行防碰撞的速度，實現(xiàn)高效率的控制。2、數(shù)據(jù)傳送校驗方法設(shè)計[0039]使用射頻技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)時很容易受外界的干擾，校驗是用以識別并以一定的措施進(jìn)行數(shù)據(jù)校正的必要方法。在電路設(shè)計中經(jīng)常使用的校驗方法有循環(huán)冗余校驗法(CRC)、奇偶校驗法等，本實施例中，采用最為簡單的檢錯碼-偶校驗碼。這是一種簡單同時被廣泛使用的校驗方法。這種方法是把一個奇偶校驗位組合到每一字節(jié)中，與每個數(shù)據(jù)字節(jié)合并作為一幀，在數(shù)據(jù)傳輸前確定是用偶數(shù)校驗還是用奇數(shù)校驗，以保證發(fā)射器和接收器二者都用同樣的方法進(jìn)行校驗。三.抗干擾措施基于抗干擾的考慮，做PCB板時采用了 1.6臟厚的雙面板，連接111^401芯片的天線以差分方式連接到nRF401。實際設(shè)計中，這種天線直接刻蝕在PCB板上。四.供電及節(jié)電模塊設(shè)計采用9V工業(yè)儀表用直流干電池供電，使用一個78L05變壓/穩(wěn)壓模塊轉(zhuǎn)化成SVTL電平。在節(jié)電方面，通過AT89S51單片機(jī)的PCON電源控制寄存器來實現(xiàn)程序的睡眠和喚醒，通過非工作時的睡眠狀態(tài)降低能耗?，F(xiàn)存盲人交通語音提示系統(tǒng)存在較大的不足，無法起到應(yīng)有的效果。在本實施例中，采用AT89S51單片機(jī)結(jié)合無線射頻NRF401芯片的方法對其硬件進(jìn)行了改造，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的半雙工傳送且改變了提示音的傳送方式。對于可能存在的數(shù)據(jù)碰撞問題也做了相應(yīng)考慮，設(shè)計了一個簡單實用的手持信號發(fā)送/接收器和嵌入交通燈系統(tǒng)內(nèi)部的信號接收/反饋器，解決了現(xiàn)有提示系統(tǒng)存在的問題。采用表面貼裝芯片，減小了整機(jī)的體積，提高了整機(jī)的性價比，成本低，易于生產(chǎn)和推廣。經(jīng)過驗證，信號發(fā)送/接收器與信號接收/反饋器通信有效范圍在10米以上，信號的完整性維持在比較理想的范圍內(nèi)，成功地避免了數(shù)據(jù)的碰撞，實現(xiàn)了預(yù)想功能 ，運行可靠。
權(quán)利要求1.一種基于單片機(jī)無線通信的盲人交通提示系統(tǒng)，其特征在于，包括: 一個由盲人手持的信號發(fā)送/接收器，用于實現(xiàn)詢問信號的發(fā)送和反饋信號的接收；該信號發(fā)送/接收器主要包括第一單片機(jī)，在第一單片機(jī)上連接有無線發(fā)射/接收模塊、蜂鳴器和看門狗模塊； 一個嵌入交通燈內(nèi)部的信號接收/反饋器，用于接收并校驗信號發(fā)送/接收器的詢問信號；該信號接收/反饋器主要包括有第二單片機(jī)，第二單片機(jī)與交通燈接口電路相連接，在第二單片機(jī)上連接有與無線發(fā)射模塊配套的無線接收/發(fā)送模塊； 信號發(fā)送/接收器與信號接收/反饋器通過無線發(fā)射/接收模塊和無線接收/發(fā)送模塊相互通信。
2.如權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)無線通信的盲人交通提示系統(tǒng)，其特征在于，所述的第一單片機(jī)和第二單片機(jī)均選擇AT89S51單片機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)無線通信的盲人交通提示系統(tǒng)，其特征在于，所述的無線發(fā)射/接收模塊和無線接收 /發(fā)送模塊均選擇nRF401芯片。
4.如權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)無線通信的盲人交通提示系統(tǒng)，其特征在于，所述的蜂鳴器采用ISD1420芯片。
5.如權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)無線通信的盲人交通提示系統(tǒng)，其特征在于，所述的看門狗模塊采用MP813L芯片。
專利摘要本實用新型公開了一種基于單片機(jī)無線通信的盲人交通提示系統(tǒng)，包括一個由盲人手持的信號發(fā)送/接收器，該信號發(fā)送/接收器主要包括第一單片機(jī)，在第一單片機(jī)上連接有無線發(fā)射/接收模塊、蜂鳴器和看門狗模塊；一個嵌入交通燈內(nèi)部的信號接收/反饋器，該信號接收/反饋器主要包括有第二單片機(jī)，第二單片機(jī)與交通燈接口電路相連接，在第二單片機(jī)上連接有與無線發(fā)射模塊配套的無線接收/發(fā)送模塊；信號發(fā)送/接收器與信號接收/反饋器通過無線發(fā)射/接收模塊和無線接收/發(fā)送模塊相互通信。能廣泛用于路口對盲人進(jìn)行紅綠燈的提醒，操作簡便，不產(chǎn)生噪聲，信號準(zhǔn)確，運行可靠。
文檔編號G08G1/005GK203118217SQ20122073457
公開日2013年8月7日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者劉冬梅, 佘翔, 張潔, 李晨, 任超偉 申請人:長安大學(xué)