基于RFID的交互式盲杖设计

生产的芯片MAX232、芯片TL074，以及一些电阻、电容、PNP、NPN、微型喇叭组成。HC-SR04由稳压电源模块供给稳定的5 V直流电源，其VCC端口与稳压电源模块分流、稳压后得到的5 V直流电源相连。发射端口Trig端口与STC公司生产的单片机STC15L2K60S2的P2.7口单线相连，单片机STC15L2K60S2的指令通过单线接口P2.7传送到端口Trig，Trig即触发控制信号输入，从而能够控制超声波模块开始工作。HC-SR04的端口Echo是回响信号输出端口，此端口与单片机STC15L2K60S2的引脚P2.6直接相连，有信号返回时，通过I/O口Echo输出一个高电平，也即可知前方有障碍物。这个信息会返回给单片机STC15L2K60S2进行下一步的处理。HC-SR04的GND端口接地。超声模块工作流程如图5所示。

　　2.2 RFID模块

　　为了实现此设计的社交功能，采用RFID模块和标签。RFID模块与微处器直接相连，镶嵌在盲杖的表面，标签由熟人携带。RFID模块主要由无线接收器、天线、数据处理模块等功能模块组成，工作在2.4 GHz~2.5 GHz微波段，内置天线，可有效识别半径8 m以内的电子标签。若安装高增益外置天线，最远识别距离可达50 m。有源标识卡即电子标签，不断主动向外发出无线电信号(1秒钟发送3次)，并且能够传递很远的距离，该无线信号是有编码的，每个标识卡的编码是唯一的。标识卡发出的无线信号如果是在RFID模块中读卡器的有效测量距离内，则该无线信号通过读卡器上的天线被读卡器接收并解码，然后可以通过TTL232接口将接收到的信息发送给微处理器进行处理。

　　本装置RFID模块的设计采用荷兰DSM公司生产的DSM-300模块实现。此模块共有6个端口。其中DSM-300的端口1与稳压电源模块分流、稳压后得到的3.3 V直流电源相连，以供给整个RFID模块用电;端口2和端口5为空;端口3(TxD端)与单片机STC15L2K60S2的P3.0(RxD端)相连;端口4(RxD端)与单片机STC15L2K60S2的P3.1(TxD端)相连;端口6接地。将所有模块的GND端连在一起，实现共地，完成RFID模块与微处理器之间的信息沟通。其工作流程图如图6所示。

　　2.3 其他模块

　　微处理器采用STC公司生产的型号为STC15L2K60S2的芯片，用以协调各个模块稳定工作。STC15L2K60S2芯片上共有44个引脚，每个引脚的功能各不相同。稳压电源模块为了携带方便，本文选取在内部电池组供电，再通过整流、滤波、稳压一系列变化得到需要的恒定电压。采用惠斯通电桥进行整流，并联电容进行滤波，采用TI公司生产的LM78系列三端稳压芯片进行稳压。语音播放模块将需要播报的语音首先录入美国ISD公司生产的ISD1760，STC15L2K60S2的P0.4口~P0.7口分别与ISD1760的MISO、MOSI、SCLK、SS相连，这样微处理器就能够直接调用录入ISD1760的每一段语音的地址，进行语音播报。

3 结论

　　由于技术上的不足和实验条件的有限，此交互式盲杖还存在一定的不足。超声波导盲的缺点是不能探测到凹坑等障碍物，传播会受到衍射、散射和吸收的影响，所以超声波导盲存在漏检盲区信息的问题。利用射频识别技术进行社交还存在一些问题，比如自主设置射程距离、有源标签价格较贵等问题。随着射频识别技术的逐步完善，无芯片射频标签的进一步研究，未来可以用无芯片标签代替有源标签，以节省成本。市面上已经存在利用射频识别技术的一些盲人用品，但是在盲人社交方面相关产品还是很稀缺，利用射频识别技术来帮助盲人社交在未来会更完善。