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基于51单片机的语音导盲系统的设计

马继鹏;尚璇;蒋空空;易江臣;王立伟

【摘要】本文介绍了一款基于51单片机为核心的语音导盲系统的设计方案.系统

由两部分组成:一是超声眼镜探测器,二是语音提醒器.探测嚣主要根据超声获取数据,

经单片机处理后由无线模块发送出去.语音提醒器由单片机控制,接收数据,然后驱动

语音芯片提醒.该系统具有成本低廉.使用方便、等优点,是一款通用性较强的理想导

盲设备.

【期刊名称】《科技资讯》

【年(卷),期】2011(000)011

【总页数】2页(P2-3)

【关键词】51单片机;语音提醒;超声测距;无线数传模块

【作者】马继鹏;尚璇;蒋空空;易江臣;王立伟

【作者单位】南昌航空大学,南昌330063;南昌航空大学,南昌330063;南昌航空大

学,南昌330063;南昌航空大学,南昌330063;南昌航空大学,南昌330063

【正文语种】中文

【中图分类】TP368

盲人群体一直是社会中需要关心的弱势群体,出门不便对于所有盲人患者是一个较

大的难题。目前市场上有多种导盲设备,但大多原理简单、功能单一、较机械化,出

现的问题也较多,给经常出门的盲人使用者带来不便。基于简单实用、价格低廉的

考虑,本文介绍一款语音导盲系统的设计方案,能在一定程度上解决广大盲人患者出

行困难。

整个系统分两部分,一是眼镜探测器,二是随身携带的语音提醒装置。都含有硬、软

件两个部分设计。此款导盲眼镜系统以超声测距探测障碍物获得相应数据,利用

2.4G无线数传模块传送,获得数据后,单片机即进行数据处理,最后控制ISD系列语

音芯片给出播报提醒,同时启动振动提醒。该系统主要优点如下:操作简单方便;超声

测距、无线传输让整个导盲设备更轻便;具有语音告知功能,兼带振动功能,更加人性

化、智能化。

系统以51系列单片机为核心控制器,利用超声测距模块、无线传输模块、

ISD4003—4M语音芯片、LM386集成运放、NOKIA5110LCD液晶显示器等外

设配合使用搭载的一个语音导盲设备。系统整体框图如图1所示。

2.1超声模块电路

超声波测距是借助于超声脉冲回波渡越时间法来实现的。设超声波脉冲由传感器发

出到接收所经历的时间为t,超声波在空气中的传播速度为c,则从传感器到目标物体

的距离D可用下式求出:D=ct/2,如表1。

超声模块与单片机接口电路,如图2所示。

2.2液晶显示电路

系统使用nokia5110液晶显示模块进行显示。5110LCD是一块84×46点矩阵显

示设备,内部采用PCD8544控制器进行显示控制,该模块是串行控制设备,遵循串行

总线协议进行通信,接口电路提供八个引脚(引脚功能如表2所示),与单片机连接如

图3所示。

2.3语音输出电路

ISD4003语音芯片与普通的录音/重放芯片相比,具有如下特点:首先是记录声音没

有段长度限制,并且声音记录不需要A/D转换和压缩。其次,快速闪存作为存储介

质,无电源可保存数据长达100年,重复记录10000次以上。此外,ISD4003具有记

录时间长可达4分钟,本文采用的为4分钟的ISD4003语音芯片的优点。ISD在任

何操作(包括快进)中检测到EOM或OVF时,本端变低并保持,中断状态在下一个

SPI周期开始时被清除。中断状态也可以用RINT指令读取。OVF标志——指示

ISD的录放操作已经到达存储器的末尾。EOM标志——指示在放音中检测到内部

的EOM标志时,此状态位才置1。

语音芯片与单片机之间的连接非常简单:SS(接P00)、MOSI(接P01)、MISO(接

P02)、SCLK(接P03)、INT(接P32)、RAC(接P33)。至于芯片外加电容等连接方

式参见ISD4003-04M数据手册。

2.4无线模块电路设计

nRF24L01是一款工作在2.4GHz～2.5GHz世界通用ISM频段的单片机无线收发

器芯片。无线收发器包括:频率发生器、增强型SchockBurst模式控制器、功率放

大器、晶体振荡器、调制器、解调器。输出功率、频道选择和协议的设置可以通过

SPI接口进行（如表3和图4）。

软件使用C