本實(shí)用新型涉及一種拐杖，特別是一種基于STC90C51RD單片機(jī)的多功能智能拐杖。

背景技術(shù)：

在多數(shù)情況下，盲人出行只能依靠導(dǎo)盲犬和拐杖。由于培訓(xùn)導(dǎo)盲犬需要花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間和較高的成本，所以更多的人選擇拐杖。然而傳統(tǒng)意義上的盲人拐杖只是一根長(zhǎng)棍，不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且實(shí)現(xiàn)的功能也比較普通，存在一系列的不足。例如，無法對(duì)使用者將要接近的障礙物進(jìn)行提醒，無法告知使用者當(dāng)前的方位和時(shí)間，緊急情況下使用者無法向家人求助等。

中國(guó)人口年齡結(jié)構(gòu)已開始進(jìn)入老齡化階段，老年人的生理機(jī)能隨著年齡的增長(zhǎng)開始衰退。如果老年人的出行安全不能得到保障，會(huì)為家人和社會(huì)帶來負(fù)擔(dān)。隨著科技的高速發(fā)展，老年人的生活用品已越來越豐富?，F(xiàn)今，國(guó)內(nèi)外已有很多專門適用于老年人的產(chǎn)品，如：急救藥袋、定時(shí)提醒藥盒等。但這些產(chǎn)品大都缺少定位功能，使老人在無法進(jìn)行自救時(shí)不能得到有效快速的幫助與治療。目前拐杖和步行器在使用和設(shè)計(jì)方面有很大的改進(jìn)余地?，F(xiàn)在市場(chǎng)上的手杖品牌混雜，質(zhì)量參差不齊，功能單一，不能充分滿足老年人生理要求。有不少老年人的手杖是不理想的，一根合適的手杖對(duì)老年人的安全十分重要。根據(jù)老年人的需求，設(shè)計(jì)一款集多種功能于一體的手杖來滿足老年人的出行需求，鍛煉需求，安全需求，使他們生活更加便利，更加舒適是很有必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于STC90C51RD單片機(jī)的多功能智能拐杖，能夠?yàn)槔夏耆嘶驓埣踩伺笥烟峁┖艽蟮谋憷?/p>

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種基于STC90C51RD單片機(jī)的多功能智能拐杖，其特征在于：包括中空的拐杖，所述中空拐杖內(nèi)設(shè)有單片機(jī)、在拐杖的上部設(shè)有超聲波測(cè)距模塊，超聲波測(cè)距模塊與單片機(jī)連接，單片機(jī)與報(bào)警模塊連接，報(bào)警模塊設(shè)于拐杖的表面，為報(bào)警指示燈；所述單片機(jī)還與語音模塊連接，所述語音模塊包括語音芯片及揚(yáng)聲器，揚(yáng)聲器安裝于拐杖上；所述單片機(jī)采用STC90C51RD單片機(jī)。

優(yōu)選的，所述拐杖內(nèi)還設(shè)有時(shí)鐘模塊，時(shí)鐘模塊與單片機(jī)連接，單片機(jī)再與拐杖手柄上的顯示模塊連接。

優(yōu)選的，所述拐杖內(nèi)還設(shè)有GPS定位模塊，GPS定位模塊與單片機(jī)連接。

優(yōu)選的，所述單片機(jī)還與4G通信模塊連接，4G通信模塊設(shè)于拐杖內(nèi)，4G通信模塊的天線設(shè)于拐杖的外部。

優(yōu)選的，所述拐杖手柄的下方設(shè)有按鍵，按鍵與單片機(jī)連接。

優(yōu)選的，所述拐杖內(nèi)還設(shè)有電源模塊，電源模塊與單片機(jī)連接，為裝置供電，所述電源模塊為蓄電池。

優(yōu)選的，所述語音芯片采用ISD1760語音芯片。

優(yōu)選的，所述時(shí)鐘模塊采用DS1302時(shí)鐘芯片。

本實(shí)用新型提供一種基于STC90C51RD單片機(jī)的多功能智能拐杖，針對(duì)現(xiàn)有老年產(chǎn)品的缺點(diǎn)與不足，依據(jù)定位技術(shù)、無線傳輸技術(shù)、計(jì)算機(jī)通訊以及單片機(jī)技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種基于STC90C51RD單片機(jī)的新型多功能盲人智能拐杖，該設(shè)計(jì)在發(fā)生意外情況時(shí)可以準(zhǔn)確定位老人位置，通過拐杖一鍵救助功能及時(shí)得到救治。設(shè)計(jì)的拐杖主要根據(jù)定位原理、微機(jī)原理和無線通信技術(shù)，采用GPS全球定位芯片、單片機(jī)、無線收發(fā)裝置、語音播報(bào)、時(shí)鐘顯示，使用集成芯片的器件進(jìn)行設(shè)計(jì)，系統(tǒng)兼容性好、簡(jiǎn)潔、穩(wěn)定、可靠，可進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，易于理解。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明：

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為本實(shí)用新型語音模塊的功能結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本實(shí)用新型時(shí)鐘模塊的功能結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本實(shí)用新型的電路原理圖；

圖中：拐杖1，超聲波測(cè)距模塊2，報(bào)警模塊3，揚(yáng)聲器4，顯示模塊5，按鍵6，拐杖手柄7，天線8。

具體實(shí)施方式

如圖1-2所示，一種基于STC90C51RD單片機(jī)的多功能智能拐杖，包括中空的拐杖1，所述中空拐杖1內(nèi)設(shè)有單片機(jī)、在拐杖1的上部設(shè)有超聲波測(cè)距模塊2，超聲波測(cè)距模塊2與單片機(jī)連接，單片機(jī)與報(bào)警模塊3連接，報(bào)警模塊3設(shè)于拐杖1的表面，為報(bào)警指示燈；所述單片機(jī)還與語音模塊連接，所述語音模塊包括語音芯片及揚(yáng)聲器4，揚(yáng)聲器4安裝于拐杖1上；所述單片機(jī)采用STC90C51RD單片機(jī)。

優(yōu)選的，所述拐杖1內(nèi)還設(shè)有時(shí)鐘模塊，時(shí)鐘模塊與單片機(jī)連接，單片機(jī)再與拐杖手柄7上的顯示模塊5連接。

優(yōu)選的，所述拐杖1內(nèi)還設(shè)有GPS定位模塊，GPS定位模塊與單片機(jī)連接。

優(yōu)選的，所述單片機(jī)還與4G通信模塊連接，4G通信模塊設(shè)于拐杖1內(nèi)，4G通信模塊的天線8設(shè)于拐杖1的外部。4G通信模塊用于建立與智能手機(jī)的無線連接，傳輸監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述拐杖手柄7的下方設(shè)有按鍵6，按鍵6與單片機(jī)連接。按下按鍵6后報(bào)警指示燈點(diǎn)亮，同時(shí)4G通信模塊像手機(jī)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

優(yōu)選的，所述拐杖1內(nèi)還設(shè)有電源模塊，電源模塊與單片機(jī)連接，為裝置供電，所述電源模塊為蓄電池。

優(yōu)選的，所述語音芯片采用ISD1760語音芯片。

優(yōu)選的，所述時(shí)鐘模塊采用DS1302時(shí)鐘芯片。

優(yōu)選的，所述單片機(jī)還與SIM900A通信模塊連接。SIM900A通信模塊功耗低，可以在兩種工作頻率下工作，TCP/IP協(xié)議嵌入模塊內(nèi)部，可以實(shí)現(xiàn)語音和短信等數(shù)據(jù)的傳輸。使用前在模塊上安裝一張有話費(fèi)的電話卡，插上耳機(jī)和麥克后，通過控制按鍵便可以向指定號(hào)碼撥打電話，對(duì)方接聽后便可以進(jìn)行通話，給使用者帶來便利。該模塊通過串口TXD、RXD與單片機(jī)串口相連接，實(shí)現(xiàn)一鍵打電話功能。

當(dāng)超聲波接收模塊收到超聲波在空氣中碰到障礙物返回來的反射波后，程序變立即停止計(jì)時(shí)，這樣就可以得到發(fā)射超聲波和接收回波的時(shí)間差，將空氣中超聲波的傳播速度設(shè)為v，然后利用S=v./2，就能夠計(jì)算出超聲波模塊發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離S。該模塊可實(shí)時(shí)檢測(cè)前方障礙距離，當(dāng)前方障礙小于30cm時(shí)，語音播報(bào)前方有障礙，從而幫助使用者避開障礙。

圖3為語音播報(bào)模塊結(jié)構(gòu)示意圖，該語音播報(bào)模塊的中央控制器通過四根控制線SCLK、MOSI、MISO、SS的SPI協(xié)議對(duì)ISD1760進(jìn)行串口通信。將ISD1700作為從機(jī)，操作都可以通過SPI協(xié)議來完成。SPI總線系統(tǒng)是一種同步串行外設(shè)接口，它可以使單片機(jī)與外圍設(shè)備以串行方式進(jìn)行通信以交換信息。接口信號(hào)MOSI是指主器件數(shù)據(jù)輸出（輸入），從器件數(shù)據(jù)輸入（輸出），SCLK是由主器件產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)，SS是由主器件控制的從器件使能信號(hào)。設(shè)計(jì)中，語音模塊用于對(duì)前方障礙物的提示、對(duì)前方方向的說明、整點(diǎn)報(bào)時(shí)、鬧鐘和時(shí)間播報(bào)。本發(fā)明使用的是ISD1760語音芯片，該模塊錄音時(shí)間長(zhǎng)達(dá)60s，錄放控制過程簡(jiǎn)單。易于單片機(jī)編程控制，并且成本低。該模塊可以和單片機(jī)進(jìn)行串口通信，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)聲音的錄制。錄制好的聲音會(huì)被存儲(chǔ)在其內(nèi)部的存儲(chǔ)器中，通過讀取存儲(chǔ)地址可以反復(fù)播放錄制好的聲音。

圖4為時(shí)鐘模塊結(jié)構(gòu)示意圖，時(shí)鐘模塊選用DS1302時(shí)鐘芯片。該模塊能夠提供當(dāng)前時(shí)間、星期、月份和年份等信息，也通過時(shí)鐘設(shè)定按鍵設(shè)置這些信息，還可以通過按鍵設(shè)置鬧鐘。時(shí)鐘模塊不但具有閏年補(bǔ)償功能，而且當(dāng)月份的天數(shù)小于31天時(shí)還可以自動(dòng)調(diào)整。由于DS1302芯片具有備用電池引腳，所以將紐扣電池連接到該引腳上，使得外部斷電后，時(shí)鐘芯片依然可以正常工作。顯示模塊使用液晶12864進(jìn)行顯示。本發(fā)明采用串行傳輸方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。顯示模塊主要用來調(diào)節(jié)時(shí)間，即當(dāng)時(shí)鐘模塊走時(shí)出現(xiàn)偏差時(shí)，可以通過預(yù)先設(shè)置的按鍵來調(diào)節(jié)時(shí)間，同時(shí)也利于設(shè)置鬧鐘的時(shí)間，有利于人們更方便的使用。圖5為本實(shí)用新型的電路原理圖。

上述的實(shí)施例僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，而不應(yīng)視為對(duì)于本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求記載的技術(shù)方案，包括權(quán)利要求記載的技術(shù)方案中技術(shù)特征的等同替換方案為保護(hù)范圍。即在此范圍內(nèi)的等同替換改進(jìn)，也在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。