摘要：针对盲人日常行动的不方便，提出一种基于单片机的超声波导盲系统的设计方案，详细介绍设计的硬件部分。该系统利用C8051F060为核心硬件，主要包括超声波发送、接收以及信号处理三部分，能够识别出34 cm～3 m内的障碍物。该系统基于单片机控制，便于系统功能的进一步扩展，同时具有功耗小，成本低，软硬件资源丰富等优点，因此具有一定的实用价值和应用前景。
关键词：导盲系统；超声波；单片机；C8051F060

0 引 言
    随着人民生活水平的不断进步，让生活变得越来越简单、方便成为了人民普遍追求的生活理念。盲人既是普通人民中的一员，又是一个特殊群体。他们由于先天的生理缺陷在日常生活中比常人会遇到更多的不方便，不能准确及时地躲避障碍物就是一个重要的弊端。如果有一根既轻巧，又便宜，同时又能及时地识别周围障碍物并发出报警信号的手杖在盲人的手中将会为盲人的生活提供极大的方便。同时随着计算机技术、自动化技术及工业机器人的不断出现，测距与识别技术在工业中已经得到了普遍的发展，如何把这种非接触式检测与识别技术应用与民用领域也变得十分重要。这里介绍的倒盲杖系统设计就是很好地结合二者产需的例子。
    因为超声波传播速度慢，指向性强，能级消耗缓慢，对色彩、光照度不敏感，同时超声波传感器结构简单、体积小、费用低、信息处理简单可靠，易于小型化与集成化，并且可以进行实时控制，因此该系统采用超声波检测的方法实现对障碍物的识别。该设计是利用美国Silicon Laboratories公司的高性能、高集成度SoCC8051F060为核心硬件，通过其对外围电路的控制以自身强大的信号处理能力实现障碍物检测的功能。

1 系统构成及设计原理
    该设计是利用美国Silicon Laboratories公司的高性能、高集成度SoC(System on a Chip)C8051F060为核心硬件。在手杖的着地端的前上方、前下方、左前方、右前方各安置一个超声探头，通过芯片与探头及外围电路共同组成的信号发送与识别系统完成导盲的功能。系统工作原理方框示意图如图1所示。

    超声信号的工作频率是40 kHz，首先C8051F060MCU产生4路40 kHz的方波信号分别由换能器输送到手杖末端的超声探头。工作时第一个探头先发出16个周期的超声波信号，之后开始接收回波信号，回波信号先经比例放大后得到较大的信号，再进入自动增益控制部分，将信号放大为单片机能够识别的信号，然后再对信号低通滤波后送入单片机，然后第二个探头再发送16个周期的超声信号，以同样的方式接收处理，随后是第三个、第四个、第一个，如此循环发送接收。将两个探头发送时间间隔定为18．5 ms，这样除去发送时间、消余震时间与信号处理时间总计约2．9 ms，剩余的15．6 ms用来接收34 cm～3 m内的障碍物反射回来的回波信号。