1. 研究目的与意义
一、选题背景与意义（300字左右）
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。并且，随着城市化进程的不断扩大，大城市建设的逐步发展，道路的变化，车辆的增多都给盲人的正常生活带来安全威胁。所以加大对盲人的关注，保障盲人的出行安全是我们急需解决的问题。
拐杖是最原始同时也是盲人最普遍使用的行进辅助工具，凭借一根拐杖，盲人可以察觉地面的障碍物，路面的不平坦，坑洞台阶等状况，然而要具备这种能力必须经历长久的训练，导盲犬是盲人另一选择，但成本高昂。因此，开发方便便宜的导盲装置成为重要的研究主题。
2. 课题关键问题和重难点
二、课题关键问题及难点（300左右字）
本课题要求设计一款基于单片机的智能拐杖，可能够自动检测出前方的障碍物，并通过对障碍物距离的判断发出提示信息。同时智能拐杖可在光线弱的环境下自动开启LED警示灯。
关键问题：通过STC89C52来控制发射探头发射超声波和接收探头接收超声波；利用超声波测距；利用光敏电阻作为开关控制LED警示灯亮灭。
3. 国内外研究现状（文献综述）
三、文献综述（或调研报告）（1200字左右）
目前,市场上盲人所使用的拐杖大多结构简单而实现的功能比较普通。事实上,盲人出行时还会碰到诸多问题,比如,路况不好、坑洼不平、前方有悬挂障碍物等,普通拐杖无法准确探明;出行时间不好把握,当前天气的变化无法知晓;迷路时方向无法定位,亲属不容易寻找等问题[1]。如果利用导盲犬进行导盲,则存在培训导盲犬难度大、时间长、成本高,犬的寿命有限日常消耗等问题。本论文利用电子技术,结合机械结构创新,设计研发了一款多功能智能拐杖。
超声波发送模块包括超声波产生和发射两个部分构成。超声波的产生方法有两种,一种是硬件产生法,另一种是软件产生法。本设计采用硬件产生法,超声波产生发射电路的作用是将振荡电路振荡产生40kHz的脉冲信号,由于产生的震荡信号非的微弱,并且超声波在空气中传播时,能量随距离的增加而减小,回波的信号就更弱了,通过一个振荡达管BD681进行功率放大,来驱动超声波传感器的发射器发射超声波信号。整个震荡电路的启震是通过单片机P1. 0口发出的低电平脉冲触发。其中几个非门并接,可供较大的输出电流,从而提高电路的驱动力使得超声波的发射器获到足够的能量,产生稳定可靠的信号[2]。
超声波经发射后受障碍物反射返回,超声波接收器接收反射信号,并转换成电信号,经过放大、滤波、整形等处理后,即将回波信号转换成单片机的中断信号,当超过安全距离界限以后,蜂鸣器报警电路被启动,并发声报警[3]。超声波接收电路采用了索尼公司生产的集成芯片CX20106A,这是一款应用广泛的红外线检波接收专用芯片,内部由前置放大器、限幅放大器、带通滤波器、检波器、积分器及整形电路构成[4]。引脚1为超声波传感器接收的信号输入端;引脚2与GND之间连接RC串联网络;引脚3与GND之间连接检波电容;引脚4接地;引脚5用以设置带通滤波器的中心频率f0;引脚6与GND之间接积分电容;引脚7为输出端,没有接收信号时该端输出为高电平,当接收到与CX20106滤波器中心频率相符的回波信号时,引脚7就输出低电平,利用边沿跳变来产生单片机所需要的中断请求信号送至P3. 2/INT0引脚上以触发中断,停止计时;引脚8接电源。CX20106A作为超声波回波信号的检测芯片,电路结构简单,且有很高的灵敏度和抗干扰能力,可以满足接收电路的要求。
当拐杖的超声波检测电路检测到障碍物已经到达安全距离之内, P1. 2口会形成一个高电平使晶体管导通,触发启动蜂鸣器报警,或者在遇到过马路以及需提醒周围行人注意时也可以手动启动蜂鸣器报警[5]。
LED警示灯模块，光敏电阻又称光导管，常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。
光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。光敏电阻器的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达1~10M欧,在强光条件（100LX）下，它阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0．4~0．76）μm的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化[6]。设计光控电路时，都用白炽灯泡（小电珠）光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。当在有光照的情况下，光敏电阻的阻值大概只有几Ω~几十Ω，三极管Q1的基极是低电压，三极管Q1不能导通，所以，PNP三极管Q的基极是高电压，也不能导通，所以此时，LED不会发光。在无光照的情况下，光敏电阻的阻值会达到MΩ以上，三极管Q1的基极是高电压，三极管Q1导通，所以，PNP三极管Q的基极就会是低电压，Q也能导通，所以此时，LED会发光[7]。
参考文献;
4. 研究方案
四、方案（设计方案、研制方案、研究方案）论证（不少于100字）
方案：电源模块对整个系统模块进行供电，系统以STC89C52单片机为主体，光线检测模块用于光敏电阻检测光照强度并通过比较器来自动控制LED灯亮灭，超声波发送接收模块用于检测当前障碍物距离，显示模块显示障碍物离拐杖距离，当障碍物离拐杖距离到达设定值时，蜂鸣器报警模块开始报警，系统条件即可满足。
5. 工作计划
五、工作计划（不少于300字）
第1周：基本资料查阅、相关资料阅读学习；
第2周：继续查阅相关资料，并完成不少于3000字的外文文献翻译，论证设计的可行性，研究设计
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