光电技术实训方案

1、 导盲装置主要有超声波探头，单片机以及测控及处理电路、按键、蜂鸣器等组成，可以放在包中，或安装在帽子上，手杖中。导盲装置有三个按钮，分别是电源开关、原距、近距控制按钮，还有一个音量调节旋钮。该装置使用电池，电源开关可控制系统通、断电，不用的时候关掉电源，节省电能。使用时，超声波探头方向指向探测方向，当前方有障碍物时，在一定距离内喇叭会发出报警声并随着向障碍物的接近频率逐渐升高，起到提示作用。远距，近距、控制按钮可用来控制报警的距离，通电时，初始报警距离为2米，按远距控制按钮可将初始报警距离设置为5米，按近距控制按钮可将初始报警距离设为一米，报警声音音量可用音量调节旋钮调节，可用接耳机。 该系统

2、主要由单片机控制系统、超声波发射电路，接收发大电路，按钮键控制和声音报警电路。AT89C51单片机是整个系统的核心部件，用来控制、协调各部件的工作。工作时首先由单片机控制的振荡源产生40K Hz频率的信号以驱动超声波传感器，使它发射脉冲。当第一个超声波脉冲发射后，计数器开始计数，在检测到第一个回波脉冲的瞬间，计数器停止计数，计算出从发射到接收的时间差t，最终利用单片机计算出距离障碍物的距离，并根据远距、近距控制按钮设定的测距值进行报警指示。三、研究方案红外信号发生器红外信号接收器驱动级增益放大ADC信号处理器语音发声器DAC多谐振荡器器整流滤波四、技术路线及可行性分析1. 发射出的激光遇障碍物

3、后反射，经接收光学系统作用后，滤去杂光，通往光电探测器和放大器，实现光信号的接收。收到的光信号经模数转换器转换成数字信号，该信号经过单片机分析调制以后，作出指令控制报警系统发出提示音以实现导忙的功能。2.2红外发射电路: 多谐振荡器使用时基集成电路555和R1、R2、C2组成，它的振荡频率f=1.44/（R1+2R2）C2，其中R1=16K 、R2=4K、C2=600pF, 则f=10KHz，555的3引脚输出的低电平和高电平的时间比约为1:5，驱动级即为一个NPN型三极管，它可控制红外激光二极管的“开”和“关”，发射红外激光光束的时间为振荡周期T=100us的1/53红外激光信号接收器（接收

4、器由光电二极管、光电三极管、光电池组成）、放大增益和整流滤波可用uPC1373H红外专用接收集成电路实现，它包括光电红外转换电路、uPC1373H及外围电路和集电极输出级，其中红外光电二极管实现红外信号的接收并将其转换为电信号，uPC1373H内有前置放大器，外接有LC选频电路和RC峰值检波电路，最后整个电路输出一个有效的正脉冲。4 信号处理可用51单片机开发板，SPCE061A包括输入/输出端口、定时器/计数器、DAC、ADC、串行设备输入输出、通用异步串行接口、低电压检测和复位等部分，并且内置在线仿真电路ICE接口，能处理复杂的数字信号。将红外激光接收器接收的信号经过数模转换处理后输入单片

5、机，当输入的为有效信号时，单片机执行预先编好的程序，驱动语音报警系统实现报警，是盲人避开障碍物。五、拟解决的关键问题1光源的选取 我们选用型号为FU780-Q005 的激光二极管，它的输出波长为780nm，为近红外线，属于连续电激励式激光器，它的功耗小，工作电压仅为DC2.2V, 工作电流小于115mA，另外它的直径仅为5.6mm，方便使用。2光束作用距离的控制 我们的要求是要实现距障碍物0.5m左右实现报警，它是由选取光源的工作功率决定，780nm激光二极管的光束是有效范围是小于1m的，满足需要3光束的接收 光束经障碍物反射会按一定的角度反射，要确保反射光能被接收，就必须是发出的光束尽可能的

6、大。4光信号的处理 接收后的光束经过光电二极管实现光信号转变为电信号，此信号非常微弱必须要放大，通过LC选频和RC检波电路，滤去杂波，得到与发射光束频率一致的有效信号。5语音报警的实现 单片机接收到有效信号后，做出报警反应，而关键是单片机的控制程序的编写调试要正确。2.1红外发射模块本设计由NE555构成多谐振荡器，使第三脚输出38K方波驱动三极管是红外发射器发出红外线，电路如图1所示2.2红外接收模块当红外线遇到障碍物时，部分红外线经障碍物反射回来，此时红外接收头将接收到38K的信号。如果接收到的是38K的信号，经解调输出逻辑“0”，否则输出逻辑“1”。具有性能稳定的特点。为了使第三脚输出的

7、波形为38K，占空比尽量为1:1，去C1=103，R1=R2，RV1=RV2。由震荡周期T=（R1+RV1+R2+RV2）C/ln2得，R1+RV1=1.9K,R1+RV2=1.9K.所以取R1=R2=1K，RV1=RV2=0.9K。2.3 探测器响应距离实际应用中调节RV3可以改变红外探头反射功率，直接影响红外接收头的响应距离。图5.3 PROTUES模拟电路图本系统采用12MHZ晶振，左前右三个接收器分别连接单片机P1.0、P1.1、P1.2三个管脚，进行实时的信号输入，经单片机处理，再由P0.0和P0.1两个管脚分别连接左右耳机输出音频信号。第八章 参考文献1 华成英 童诗白.模拟电子技术基础.高等教育出版社，20002 阎石.数字电子技术基础.高等教育出版社，