智能光电导盲器的设计毕业论文

黄河科技学院毕业设计说明书第III页目录1绪论.........................................................................................................................................11.1课题来源........................................................................................................................11.2课题目的和意义...........................................................................................................11.3课题研究方法................................................................................................................11.4论文主要研究内容........................................................................................................12系统硬件电路设计.................................................................................................................23系统单元电路设计..................................................................................................................33.1单片机基本知识............................................................................................................33.1.1简介......................................................................................................................33.1.2引脚介绍..............................................................................................................43.1.3AT89C51单片机的主要组成部分.....................................................................63.1.4定时器/计数器....................................................................................................83.2红外发射模块电路设计................................................................................................93.2.1红外发射概述......................................................................................................93.2.2发射信号调制...................................................................................................103.2.3555多谐振荡器电路......................................................................................103.3红外接收电路设计......................................................................................................133.4耳机模块电路设计......................................................................................................154单片机软件系统设计...........................................................................................................16结论.......................................................................................................................................17致谢.......................................................................................................................................18参考文献...................................................................................................................................19附录A硬件电路图.................................................................................................................20附录B系统控制程序.............................................................................................................21黄河科技学院毕业设计说明书第1页1绪论1.1课题来源据国家权威部门统计，中国是世界盲人最多的国家，约占世界盲人的18%，随着社会的发展，政府越来越关心残障人士。残疾人是社会中主要的弱势群体，他们要面对更多的困难和压力。近些年来，社会和政府越来越关注弱势群体，给予盲人的关怀也越来越多。本课题主要是根据毕业设计任务书的要求设计，目标是完成一套盲人导盲光电器械，固定在实验者身上，引导他依次通过一个放置平板障碍的直通道。1.2课题目的和意义在导盲方面，市场上也有一些相关产品，如盲杖，导盲犬等，这些产品对盲人的帮助并不很理想，导盲犬由于训练困难，价格昂贵，很难普及。随着光电技术的迅猛发展，尤其是光探测技术以及光信息处理技术的完善，设计出高效，实用的光电导盲器已水到渠成。1.3课题研究方法在老师指导下，对智能光电导盲器的原理做深入理解，然后根据原理设计出原理框图,在原理框图的基础上,对各部分电路进行设计，最后把各部分电路组合起来，便得到了总体电路的设计。1.4论文主要研究内容本文课题具体技术要求为：装置通过三个红外发射接收探头从而探测左、右、前三个风向是否有障碍物。左侧探头探测到信号则左侧耳机发出提示音；右侧探头探测到信号则右侧耳机发出提示音；前方探头探测到信号则两个耳机一起发出提示音，从而提醒盲人哪个方位有障碍物起到引导作用。黄河科技学院毕业设计说明书第2页2系统硬件电路设计本次设计的任务是设计智能光电导盲器的控制电路，其原理框图如图2.1所示。当打开电源时NE555构成多谐振荡器，使第三脚输出38K方波驱动三极管使红外发射器发出红外线遇到障碍物反射回来。当左侧接收头接收到返回的红外线时，返回致单片机控制器。单片机获知左侧接收头收到信息后，发出指令让左边的耳机发出提示音；当右侧接收头接收到返回的红外线时，返回致单片机控制器。单片机获知右侧接收头收到信息后，发出指令让右边的耳机发出提示音；当前方接收头接收到返回的红外线时，返回致单片机控制器。单片机获知前方接收头收到信息后，发出指令让两边的耳机同时发出提示音。图2.1系统硬件电路框图黄河科技学院毕业设计说明书第3页3系统单元电路设计3.1单片机基本知识3.1.1简介AT89C51是一个低电压，高性能CMOS8位单片机。片内含有2KB可反复擦写的只读存储器（EPROM）和128B的随机存取存储器（RAM），器件采用ATMEL的高密度、非易失性存储技术生产，片内置通用8位中央处理器和Flash存储器，功能强大。AT89C51只有20个双向输入/输出（I/O）端口，其中P1是完整的8位双向I/O口，两个外中断，2个16位可编程定时/计数器，两个全双向串行通信口，一个模拟比较放大器此外，AT89C51的时钟频率可为零，即具备可用软件设置的睡眠省电功能，系统的唤醒方式有RAM、定时/计数器、串行口和外中断口，系统唤醒后即进入工作状态，省电模式中，片内RAM将被冻结，时钟停止震荡，所有功能停止工作，直至系统被硬件系统复位方可继续工作。主要特性：·4K字节可编程FLASH存储器·寿命：1000写/擦循环·数据保留时间：10年图3.1系统单元电路设计黄河科技学院毕业设计说明书第4页·全静态工作：0Hz-24MHz·三级程序存储器锁定·128×8位内部RAM·32可编程I/O线·两个16位定时器/计数器·5个中断源·可编程串行通道·低功耗的闲置和掉电模式·片内振荡器和时钟电路特性概述:AT89C51提供以下标准功能：4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位[1]。3.1.2引脚介绍VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且黄河科技学院毕业设计说明书第5页作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部