附件1
大学生科技创新计划项目
结题报告书
项目名称：智能光电导盲器
项目类别：■市级□校级
项目起止时间：2011 年 1 月至2012 年 1 月
二零一一年十二月
一、项目基本情况
浸没透镜。它也可以在系统中减小探测器的面积，浸没透
镜用高折射率材料制成半球形状，探测器用光胶法粘结在它的平端，像面未离开浸没透镜，故可以把它看做是单个折射球面成
信息反馈。在光电接收的过程中，讲接收到的信息反馈到
同时通过程序的设定，启动语音系统，提示使用者障碍物的方位，由于语音系统很容易受到外界磁场的干扰，为了解决这个问题，
二、项目成员
三、项目完成情况
四、项目最终成果简介
五、项目经费使用情况单位：元
六、学院验收意见
七、学校主管部门验收意见
常见的光电耦合电路及其应用分析 光电耦合电路是设计中常用的将信号进行隔离和转换并再次利用的一种应用，它主要是将输入的电信号通过介质转换成光信号，再根据介质和电路的特性转换成电信号输出，实现“电-光-电”之间的转换。同时将由于电路之间由于电容/电感等元器件或电磁感应等造成的干扰基本上排除。可见光电耦合电路在各位的设计应用中发挥着重要的作用。 光电耦合器是将光电耦合电路进行了集成和封装后得到的ic产品，它把红外光发射器件和红外光接受器件以及信号处理电路等封装在同一管座内的器件。最常用的发光器件就是LED发光二极管了，当输入电信号加到输入端会导致LED发光，光接受器件接受LED的发光的光信号后将其转换成电信号并输出。 光电耦合电路结构独特，可有效抑噪声消除干扰、开关速度快、体积小、可替代变压器隔离等，并可以组成和应用到开光电路、逻辑电路、隔离耦合电路、高压稳压电路、继电器替代电路等，故小编整理和总结了几种常见的光电耦合电路图，并对他们的应用需要和范围进行分析，希望能给大家的学习、掌握和应用这种电路有一定的指导作用。 (1)组成的多谐振荡器电路图 工作流程为接通电源后： A、电容C两端电压不能突变，电阻R数值大于Rl，电源电压Ec主要加在R上，F点电位很低，LED处于截止状态; B、电容充电电压增加导致F点电位逐渐增高，到达一定程度使LED导通发光，光敏三极管导通饱和，输出电压发生跃变使之接近电源电压;（即U0约=Ec） C、电容上存留电荷通过三极管、LED通路快速放电，并对其反向充电到达一定程度后导致LED截止及三极管截止？？？; D、电容再次通过电阻R和RL放电进行反向充电，LED发光光敏三极管再次饱和，如此循环形成振荡。 作用：多谐振荡器也叫自激多谐振荡器，它的作用是产生交流信号。将直流电变为交流
Design of ultrasonic wave guide device Abstract：This article recommends a device of ultrasonic wave guide which is designed to adopt AT89C51 single-chip microprocessor computer as controller and apply the principle of ultrasonic distance measuring. The device can detect the distance between the blind and an obstruction in the road ahead and convert the message to a sound reminder .According to frequency variation of the reminding sound，it will enable the blind to judge whether there is an obstruction and the distance from the obstruction then accomplish the purpose of guiding the blind. Key words：Ultrasonic wave ；Single-chip microprocessor ；Guiding the blind 摘要：采用AT89C51单片机作为控制器，运用超声测距原理，设计了一种超声波导盲装置。该装置可以对盲人前面道路上障碍物进行距离探测并把障碍物距离信息转换成声音提示，盲人可以依照提示声音频率变化来判断有无障碍物及离障碍物距离，达到导盲作用。 核心词：超声波；单片机；导盲 1 引言 盲人在独自行走时重要依托导盲装置。最简朴惯用装置是普通手杖，用它在地面上敲击，可协助盲人发现0.5米以内障碍物。它重要缺陷是不能发现较远一点障碍物以及空中突出障碍物。例如，在相称于头部、胸位置悬挂或突出物体。此外，盲人还可以运用导盲犬带路，但是不易训练且成本较高。为了更好协助盲人行走，许多国家都研究和生产了各种
光电耦合器及其应用 ［作者：佚名转贴自：未知点击数：933 更新时间：2006-3-31 【字体：A 】 光电耦合器，是近几年发展起来的一种半导体光电器件，由于它具有体积小、 寿命长、抗干扰能力强、工作温度宽及无触点输入与输出在电气上完全隔离等 特点，被广泛地应用在电子技术领域及工业自动控制领域中，它可以代替继电 器、变压器、斩波器等，而用于隔离电路、开关电路、数模转换、逻辑电路、 过流保护、长线传输、高压控制及电平匹配等。 为使读者了解与应用光电耦合器，今介绍几种光电耦合器件及应用电路，供大 家参考与开拓。 1．器件选择 （1）三极管输出型光电耦合器 三极管输出型光电耦合器电路如图46—1中（a）所示，它是由两部分组成的。其中，1、2端为输入端，通常由发光器件构成； 4、5、6端接一只光敏三极管构成输出端，当接收到发射端发出的红外光后，在三极管集电极中便有电流输出。 图46-1 三极管输出型光电耦合器的特点，是具有很高的输入输出绝缘性能，频率响应可达300kHz，开关时间数微秒。 （2）可控硅输出型光耦合器 可控硅输出型光耦合器的电路如图46?中（b）所示。该器件为六脚双列式封装。当1、2端加入输入信号后，发射管发出的红
外光被接在4、5、6脚的光敏可控硅接收，使其导通。它可应用在低电压电子电路控制高压交流回路的开启。 （3）光耦合的可控硅开关驱动器 图46—2中（a）为光敏双向开关器件；图46?中（b）为过零控制电路及光敏双向开关器件组合体。它们的工作原理是：利用输入端红外光控制输出端的光敏双向开关导通，进而触发外接双向可控硅导通，达到控制负载接入交流220V回路的目的。图中（a）为非过零控制，图中（b）为过零控制。本驱动器有非常好的输入与输出绝缘性，可构成固态继电器的控制电路，其输 出的控制功率由可控允许功率决定。 图46-2 （4）达林顿管输出的光检测器 达林顿管输出的光检测器如图46?中（a）所示。它是由两只管子组成复合管，具有很高的电流放大能力，形成下一级或负载的 驱动电流，有较强的光检测灵敏度。 （5）数字电路光耦合器 数字电路光耦合器电路如图46?中（b）所示。光耦合器输出为施密特触发电路形式，其特点是响应速度快、数字逻辑可靠，应 用于计算机接口、数控电源及电动机控制中。 （6）双向开关触发器输出的光检测器 图46—3中的（c）为双向开关触发器输出的光检测器电路。该图为三端器件，内部是光敏双向开关器件，收到红外光线后，双向开关器件导通，触发外接可控硅导通，使负载接入220V回路中。
PC817A/B/C--- 电光耦合器 光耦特性与应用 1.概述 光耦合器亦称光电隔离器，简称光耦。光耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大增加计算机工作的可靠性。 光耦的主要优点是：信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。光耦合器是70年代发展起来产新型器件，现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。在单片开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路，通过调节控制端电流来改变占空比，达到精密稳压目的。 十几年来，新型光耦合器不断涌现，满足了各种光控制的要求。其应用范围已扩展到计测仪器，精密仪器，工业用电子仪器，计算机及其外部设备、通信机、信号机和道路情报系统，电力机械等领域。这里侧重介绍该器件的工作特性，驱动和输出电路及部分实际应用电路。 近年来问世的线性光耦合器能够传输连续变化的模拟电压或模拟电流信号，使其应用领域大为拓宽。下面分别介绍光耦合器的工作原理及检测方法。 2. 光耦的性能及类型 用于传递模拟信号的光耦合器的发光器件为二极管、光接收器为光敏三极管。当有电流通过发光二极管时，便形成一个光源，该光源照射到光敏三极管表面上，使光敏三极管产生集电极电流，该电流的大小与光照的强弱，亦即流过二极管的正向电流的大小成正比。由于光耦合器的输入端和输出端之间通过光信号来传输，因而两部分之间在电气上完全隔离，没有电信号的反馈和干扰，故性能稳定，抗干扰能力强。发光管和光敏管之间的耦合电容小（2pf左右）、耐压高(2.5KV左右)，故共模抑制比很高。输入和输出间的电隔离度取决于两部分供电电源间的绝缘电阻。此外，因其输入电阻小（约10Ω），对高内阻源的噪声相当于被短接。因此，由光耦合器构成的模拟信号隔离电路具有优良的电气性能。 事实上，光耦合器是一种由光电流控制的电流转移器件，其输出特性与普通双极型晶体管的输出特性相似，因而可以将其作为普通放大器直接构成模拟放大电路，并且输入与输出间可实现电隔离。然而，这类放大电路的工作稳定性较差，
单位代码01 学号090102108 分类号TN21 密级 文献综述 智能光电导盲仪综述 院（系）名称信息工程学院 专业名称电子信息工程 学生姓名敖亚磊 指导教师董雪峰 2013年3月1日
智能光电导盲仪综述 摘要 据国家权威部门统计，中国是世界盲人最多的国家，约占世界盲人的18%，随着社会的发展，政府越来越关心残障人士。 残疾人是社会中主要的弱势群体，他们要面对更多的困难和压力。近些年来，社会和政府越来越关注弱势群体，给予盲人的关怀也越来越多。盲人在独自行走时主要依靠导盲装置。最简单常用的装置是普通的手杖，用它在地面上敲击，可帮助盲人发现0.5米以内的障碍物。它的主要缺点是不能发现较远一点的障碍物以及空中突出的障碍物。例如，在相当于头部、胸的位置悬挂或突出的物体。另外，盲人还可以利用导盲犬带路，但是不易训练且成本较高。为了更好的帮助盲人行走, 许多国家都研究和生产了各种电子导盲装置，但大多成本较高，如各类导盲机器人及其它电子装置。本文提出了一种用单片机开发的超声波导盲装置的设计方案，它具有低成本、实用和精确的特点。 关键词：智能光电，导盲仪，单片机，红外测距，超声波测距。
0 课题背景 随着改革开放的深入，医疗器械行业得到了突飞猛进的发展。而辅助器具技术正在我国悄然兴起。但总体来看，辅具高端产品主要被国外公司垄断，我国具有自主知识产权的产品较少。在残疾人辅助器具中，肢体残疾类品种及数量较多，但盲人辅助器具品种及数量较少。 光电信息技术的发展，有利地推动着光电检测、光电传感、物联网等领域的发展与进步。传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段，智能光电传感器是当今国际科技界研究的热点。传统的导盲手杖安全性不高，导盲犬数量少价格昂贵，普及率低。以光电技术为核心的导盲机器人、超声波、无线电、红外线、卫星等导盲系统、盲人电子眼镜等现代化导盲仪是盲人亟待用品。需要我们学电子专业的学生努力开发的应用装置。 1课题目的和意义 众所周知眼晴是“心灵之窗”，而对于盲人来说，不但在衣食住存在诸多不便，而且在外出时会遇到更大的困难。如何安全行走是盲人最大的问题。随着光电技术的不断发展，为新型、实用、智能的电子导盲产品的制作提供了更为新颖的设计方法。 盲人是一个特殊群体，关注盲人服务盲人是全社会的一项公益事业，盲人的生活也越来越受到关注。相对于传统的导盲手段，目前，导盲市场正从单一化向多元化方向发展。相对于导盲犬的昂贵和导盲杖的单一功能，高科技智能化的导盲仪是盲人最佳的选择。 目前，智能导盲仪并没有在中国形成市场，在中国市场上只有少数盲人通过进口购买新西兰凯式超声波智能导盲仪，该产品虽性能高但价格极其昂贵，约8000元人民币，不是盲人这个特殊群体可消费得起的产品。国内市场上也有一些相关产品，如盲杖，导盲犬等，这些产品对盲人的帮助并不很理想，导盲犬由于训练困难，价格昂贵，很难普及。 随着光电技术的迅猛发展，尤其是光探测技术以及光信息处理技术的完善，设计出高效，实用的光电导盲器已水到渠成。
光电耦合器工作原理 光电耦合器件简介 光电偶合器件（简称光耦）是把发光器件（如发光二极体）和光敏器件（如光敏三极管）组装在一起，通过光线实现耦合构成电—光和光—电的转换器件。光电耦合器分为很多种类，图1所示为常用的三极管型光电耦合器原理图。 图一最常用的光电耦合器之内部结构图三极管接收型 4脚封装 图二光电耦合器之内部结构图三极管接收型 6脚封装
图三光电耦合器之内部结构图双发光二极管输入三极管接收型 4脚封装
图四光电耦合器之内部结构图可控硅接收型 6脚封装
图五光电耦合器之内部结构图双二极管接收型 6脚封装 光电耦合器之所以在传输信号的同时能有效地抑制尖脉冲和各种杂讯干扰，使通道上的信号杂讯比大为提高，主要有以下几方面的原因： （1）光电耦合器的输入阻抗很小，只有几百欧姆，而干扰源的阻抗较大，通常为105～106Ω。据分压原理可知，即使干扰电压的幅度较大，但馈送到光电耦合器输入端的杂讯电压会很小，只能形成很微弱的电流，由于没有足够的能量而不能使二极体发光，从而被抑制掉了。 （2）光电耦合器的输入回路与输出回路之间没有电气联系，也没有共地；之间的分布电容极小，而绝缘电阻又很大，因此回路一边的各种干扰杂讯都很难通过光电耦合器馈送到另一边去，避免了共阻抗耦合的干扰信号的产生。 （3）光电耦合器可起到很好的安全保障作用，即使当外部设备出现故障，甚至输入信号线短接时，也不会损坏仪表。因为光耦合器件的输入回路和输出回路之间可以承受几千伏的高压。 （4）光电耦合器的回应速度极快，其回应延迟时间只有10μs左右，适于对回应速度要求很高的场合。 光电隔离技术的应用 微机介面电路中的光电隔离 微机有多个输入埠，接收来自远处现场设备传来的状态信号，微机对这些信号处理后，输出各种控制信号去执行相应的操作。在现场环境较恶劣时，会存在较大的杂讯干扰，若这些干扰随输入信号一起进入微机系统，会使控制准确性降低，产生误动作。因而，可在微机的输入和输出端，用光耦作介面，对信号及杂讯进行隔离。典型的光电耦合电路如图6所示。该电路主要应用在
光电耦合器的发展及应用 摘要：半导体光电耦合器现已发展成为一类特殊的半导体隔离器件。它体积小、寿命长、无触点、抗干扰、能隔离，并具有单向信号传输和容量连接等功能。文中介绍了光电耦合器的典型结构和特点以及国内外的发展现状，最后给出了半导体电隔离耦合器件的多种应用电路实例。 关键词：发光器件光接收器件输入输出光电耦合器 随着半导体技术和光 电子学的发展，一种 能有效地隔离噪音和 抑制干扰的新型半导 体器件——光电耦合 器于1966年问世了。 光电耦合器的优点是 体积小、寿命长、无 触点、抗干扰能力 强、能隔离噪音、工 作温度宽，输入输出之间电绝缘，单向传输信号及逻辑电路易连接等。光电耦合器按光接收器件可分为有硅光敏器件（光敏二极管、雪崩型光敏二极管、PIN 光敏二极管、光敏三极管等）、光敏可控硅和光敏集成电路。把不同的发光器件和各种光接收器组合起来，就可构成几百个品种系列的光电耦合器，因而，该器件已成为一类独特的半导体器件。其中光敏二极管加放大器类的光电耦合器随着近年来信息处理的数字化、高速化以及仪器的系统化和网络化的发展，其需求量不断增加。 1 光电耦合器的结构特点 光电耦合器的主要结构是把发光器件和光接收器件组装在一个密闭的管壳内，然后利用发光器件的管脚作输入端，而把光接收器的管脚作为输出端。当在输入端加电信号时，发光器件发光。这样，光接收器件由于光敏效应而在光照后产生光电流并由输出端输出。从而实现了以“光”为媒介的电信号传输，而器件的输入和输出两端在电气上是绝缘的。这样就构成了一种中间通过光传输信号的新型半导体电子器件。光电耦合器的封装形式一般有管形、双列直插式和光导纤维连接三种。图1是三种系列的光电耦合器电路图。 光电耦合的主要特点如下： ●输入和输出端之间绝缘，其绝缘电阻一般都大于10 10Ω，耐压一般可超过1kV，有的甚至可以达到10kV以上。
毕业设计（论文）开题报告 1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写不少于1000字左右的文献综述： 本课题研究的是超声波盲人导航及语音提示系统的设计，当有视力障碍的人外出行走，手持本装置，通过前端超声波发送和接收模块对障碍物进行测距，由单片机处理数据，再由串行通信传送给语音芯片D/A转换后，由功放放大，通过扬声器或耳机发声。此外，超声所测距离也通过液晶显示出来，供视力正常者检测。 目前，国内外带语音提示的导盲器是由超声波探测器获取数据，经单片机处理后将数据发送给语音提醒器，然后驱动语音芯片提醒。但是这种导盲器是通过不同音量、音调、节奏的提示音或者是误差较大的分段式语音提示对盲人进行提醒，只能使盲人对障碍物的距离有个大概的判断，并且消耗了盲人的大量精力，容易造成错误判断。为了克服现有的语音提示导盲器不能提供障碍物精确距离的不足，本实用新型提供一种语音提示导盲器，该语音提示导盲器能够实时提供障碍物的精确距离。 中国是世界盲人最多的国家，目前约有500万盲人，占世界盲人总数的18%，低视力者600多万。盲人出行的问题是一个不可忽视的社会问题。目前，盲人的出行主要依靠盲道、手杖。而超声波盲人导航系统则能够更好地识别障碍物物以及其所在的距离。此系统的目的旨在提供一种方便盲人出行的导航系统，解决现有的盲人导航系统不够准确安全的为盲人导航的问题。 (1)历史发展： 盲人导航设备在历史上大致经历了以下几个过程：拐棍或手杖、盲道砖、导盲犬和电子导盲系统。导盲棍可以在盲人外出时起到安全警示作用，帮助盲人出行。而新式的导盲棍可以装上各类感应器，用来检测路面上有没有水、障碍物或者有没有坑，棍上还可以安装一个夜间发光的灯，它在白天可以自动接收太阳能进行充电。盲道砖以及盲人通道是现代化社会中常用的盲人帮助设施。是专门为盲人设计的地砖，防止盲人走错道路，摔倒时防止摔伤。盲道砖是按照国际残联的有关标准制造的,设计优良,具有灵敏的触觉感，耐强腐蚀，耐损耗性和长寿命等特征。这种高强塑料盲道砖的表面既美丽又光滑，适用于室内或室外装修。它凹凸的模型不仅可以使盲道更加安全，同时还美化环境作用。盲人道砖为盲人带来福音，同时也美化了城市道路。导盲犬是经过严格训练的犬，是工作犬的一种。它们习惯于颈圈、导盲牵引带和其他配件的约束，懂得很多口令，可以带领盲人安全地走路，当遇到障碍和需要拐弯时，会引导主人停下以免发生危险。电子导盲仪可以有效的帮助盲人进行通行等生活项目，其仪器分类主要有超声波导盲仪、移动式机器人导引式手杖，能大大减少以往导盲设备的不便以及昂贵的价格。 (2)现状评述：
北京航空航天大学科技成果——基于连续帧的导盲 仪组合路径规划 项目简介 盲人由于先天或后天的生理原因而丧失了视觉，大部分盲人群体期望智能仪器能够帮助他们解决出行困难问题。近年来，国内外研制出的导盲仪种类繁多，如导盲机器人、智能手杖、穿戴式导盲设备等，其中穿戴式导盲设备凭借其更直观的感知方式、更方便的携带方式以及更好的用户体验已经成为现今导盲仪研究的主流方向。 在导盲仪的设计过程中，除了解决环境元素的探测与定位导航问题，对于如何在存在障碍物区域内找出一条安全快捷道路的研究也十分必要。现有的大多数导盲仪只具备单一的避障能力，不具备完整的路径规划功能，导盲仪的路径规划算法是当今导盲仪研发的重要技术发展方向。 路径规划问题的研究主要分为全局方法、局部方法以及组合方法三种。在实际应用中，导盲仪需要引导盲人沿着可行区域（盲道、无障碍道路等）行走一段较长距离、并到达目的地，故单独的全局方法和局部方法并不适用于导盲仪路径规划。组合路径规划结合了全局和局部方法的优点，能够在进行实时的局部规划的同时，到达全局目的地。然而，大多数组合路径规划算法直接将全局规划得到的粗略路径点作为局部规划的目标点，导致引导盲人的行走轨迹过于生硬，异于正常人行走规则，不符合人体工程学；另外，针对导盲仪的不同导盲需求，尚未有功能较为完整的导盲仪路径规划系统，故上述方法均并
不适用于导盲仪路径规划。为克服现有方法在未知环境下的导盲仪实时路径规划中不适用的缺陷，本成果提供一种基于连续帧的导盲仪组合路径规划。 技术描述 基于连续帧的导盲仪组合路径规划，用于导盲设备，为引导盲人在躲避障碍物的前提下、跟随盲道行走、并最终到达目的地提供必要基础，尤其适用于未知环境下的实时导盲任务。 在双目相机拍摄的每一帧通过对全局路径的预瞄跟踪来确定局部规划目标点，根据相机实时检测到的环境信息进行局部路径规划，输出行走方向误差角来诱导盲人行走，直到达到全局目标点。在局部路径规划中，首先对当前帧的环境信息进行栅格可视化，然后使用A*算法进行局部路径规划，最后采用二次加权的路径转换方法计算当前帧行走方向与局部规划路径的角度偏差，作为诱导盲人行走控制器的输入信息。 与现有技术相比的优点在于： 1、与现有的已知环境下的全局路径规划算法相比，能够根据盲人当前位置和行走状况做出实时的决策和控制，在诱导盲人趋于目的地行走的同时，能够安全、有效地避障，并且无冗余信息存储等问题，提高了导盲算法的适用性。 2、与现有的未知环境下的局部路径规划算法相比，在计算局部路径的过程中综合考虑多种环境信息，能够实现引导盲人在躲避障碍物的前提下、尽量跟随盲道、最终到达目的地的多目标导盲任务。
多功能安全帽导盲棒设计 机电工程学院06机自A1 王郁辰064810054 指导老师：史建成 摘要：盲人，就是眼睛患有疾病或受到意外伤害而导致双目失明或单目失明 的人...有先天盲人与后天盲人之分；盲人也有“看”的功能。对于先天性的盲 人，由于他根本就没有经历过任何对颜色的体验，所以对他来说没有任何颜色 的概念，也不存在“看到”，因为他也没有任何看的体验。至于他脑里视觉部 分（如果还有的话）的某种个人的体验（例如神经刺激），那和正常人的视觉 体验是不同的两回事，不能混为一谈。对他来说不存在“看到”颜色，甚至不 存在“看到”。对于后天性的盲人，那由于他有过对颜色的体验，当然有颜色 的概念。尽管他不能“看到”（指从通常的视觉途径得到视觉信息），但只要他 脑里视觉部分还正常，那某种刺激下他会有颜色的感觉。一般来说由于从通常 的视觉途径得不到视觉信息，有点类似没有接受到任何光线，那他的视感觉就有点象在黑暗里一样——“看到”（感觉到）黑色。但如果他脑里视觉部分（如果没损坏的话）受到某种刺激，使他有了视觉感，那他会有某种颜色感——“看到”（感觉到）颜色。全世界约有1.8亿盲人和弱视人，他们通过触觉、视觉或听觉等不同手段获取信息。 关键词：导航；按摩；警示车辆 一、引言 在生活中，我们往往会忽视一样我们的“心灵之窗”-----眼睛，我们每人都会忽视它而不会保护它，但当你体会了盲人的生活，你就会知道眼睛是多么的重要。很小在少年宫的文学课上，我体会了失去眼睛的盲人生活。一开始，老师先叫我们蒙上眼，去体会失去眼睛该怎么走路。我的同桌当我的引路人，在楼梯上来回的走。我“失去眼睛”时，走楼梯的时候，总是小心翼翼，（虽然有引路人）但总感觉前面有障碍物，怕自己会摔倒，走路时，总是要先摸索一下。 当我做引路人时，别人当“盲人”时，我总是提醒她，前面有什么，怕她摔倒了，责怪我。我发现，她也是跟我一样，很怕摔倒，总是先用手“打量”一下前方，有没有物体挡住了去路，是否安全。我们还体验了“盲人叠衣服”。当你闭上眼睛时，眼前就一片漆黑，拉拉链时，总不知道扣子对哪个，总是要先摸索一下，才能“对症下药”。当我睁开眼睛时，我又能看到这五彩缤纷的世界了，看到了老师看到了同学，我感到很高兴，但当我想起了失去眼睛的的盲人，我明白了人的“心灵之窗”------眼睛，是多么的重要啊，当代社会科技发展日新月异。作为新一代的青年，我们应该为这些盲人着想，帮他们设计一些辅助器械，
常用参数 正向压降VF：二极管通过的正向电流为规定值时，正负极之间所产生的电压降。 正向电流IF：在被测管两端加一定的正向电压时二极管中流过的电流。 反向电流IR：在被测管两端加规定反向工作电压VR时，二极管中流过的电流。 反向击穿电压VBR：：被测管通过的反向电流IR为规定值时，在两极间所产生的电压降。结电容CJ：在规定偏压下，被测管两端的电容值。 反向击穿电压V(BR)CEO：发光二极管开路，集电极电流IC为规定值，集电极与发射集间的电压降。 输出饱和压降VCE(sat)：发光二极管工作电流IF和集电极电流IC为规定值时，并保持 IC/IF≤CTRmin时（CTRmin在被测管技术条件中规定）集电极与发射极之间的电压降。 反向截止电流ICEO：发光二极管开路，集电极至发射极间的电压为规定值时，流过集电极的电流为反向截止电流。 电流传输比CTR：输出管的工作电压为规定值时，输出电流和发光二极管正向电流之比为电流传输比CTR。 脉冲上升时间tr、下降时间tf：光耦合器在规定工作条件下，发光二极管输入规定电流IFP 的脉冲波，输出端管则输出相应的脉冲波，从输出脉冲前沿幅度的10%到90%，所需时间为脉冲上升时间tr。从输出脉冲后沿幅度的90%到10%，所需时间为脉冲下降时间tf。 传输延迟时间tPHL、tPLH：光耦合器在规定工作条件下，发光二极管输入规定电流IFP的脉冲波，输出端管则输出相应的脉冲波，从输入脉冲前沿幅度的50%到输出脉冲电平下降到1.5V时所需时间为传输延迟时间tPHL。从输入脉冲后沿幅度的50%到输出脉冲电平上升到1.5V时所需时间为传输延迟时间tPLH。 入出间隔离电容CIO：光耦合器件输入端和输出端之间的电容值。 入出间隔离电阻RIO：半导体光耦合器输入端和输出端之间的绝缘电阻值。 入出间隔离电压VIO：光耦合器输入端和输出端之间绝缘耐压值。 最大额定值 参数名称 符号 最大额定值 单位 V 反向电压 5 V R I 正向电流 50 mA
第二届全国大学生光电设计竞赛竞赛细则 竞赛题目一：基于太阳能的光电导航搬运车 1.竞赛规则： 要求参赛队车辆从卸载区出发，经障碍区到装载区装载后将负载运输至卸载区，以在规定时间内赛车从装载区运送至卸载区的负载总重量计算竞赛得分。参赛队中运送重量最多的队获得竞赛分满分60分，其余队得分按其运送总重量比例递减。即，本队得分=60×本队运送重量/优胜队运送重量。 负载：磅秤用砝码，组委会统一提供足够数量的磅秤用砝码，种类配置为：0.5kg，1kg，2kg各若干。 比赛时间：每次比赛限时6分钟。比赛开始前及结束后赛车的任何部位均应在比赛区域之外。 要求采用光电技术设计赛车的避障导航系统，具体方法由各参赛队自定，并自带前进导航和避障系统到现场参加比赛。 0.2m+10%，可采用任意面积 赛车能源：必须全部来自太阳能，光伏电池面积不大于2 的聚光系统；不能采用蓄电池储能、稳压，比赛前须将电容和电感类放电完毕。 比赛采用淘汰制，具体分组由抽签决定。 赛场布置：重物装载区、卸载区、设置的障碍区及具体尺寸如图1所示。障碍物为标准的红白相间的交通路锥。竞赛场地为标准篮球场的水泥地。图中卸载区和装载区中间两米范围为操作范围。
图1 赛场示意图 注意事项： 1. 障碍物在比赛开始前由裁判在指定范围放置，比赛开始后任何参赛队员不得进入比赛场 地，队员只能在重物卸载区与重物装载区活动，进行重物的装载和卸载； 2. 跑出本赛道取消比赛资格。 3. 不能采用遥控方式。 4. 与小车脱离的导航装置可用外接电源。 5. 路线必须走8字，来回都必须穿越障碍物一次，回程不可重复来时路线（即不能走S 形） 可以走两个菱形代替8字。 6. 车辆抛锚，允许重新开始1次。抛锚前为运送到卸载区砝码不记为总重量？？不清楚 2. 评审指标和细则： 1) 理论评审指标： (1) 太阳能汽车如何高效利用太阳能； (2) 太阳能汽车如何实现准确光电导航； (3) 太阳能汽车如何实现载重能力和速度的最优设计。 2) 实物评审细则 (1) 展示分(满分10分) 主要考察：展板设计，导航装置的合理性和性价比，赛车各部分配置的合理性，电池板调整的方便灵巧性等。 (2) 竞赛成绩(满分60分) 按各参赛队的运送总量排序，运送最多的队得满分60分。其他队伍得分 60×= 第一名队伍运送总重量 本队运送总重量 所得分值 (3) 答辩评分(满分30分) 主要考察： l 整体评价(条理清楚、叙述完整、重点突出、时间把握合理) 5 l 对原理的叙述是否正确 3 l 创新性、光电知识的运用、设计特色、性价比、自制程度和工艺等 12 l 回答问题 10 3. 违规判罚 （1）没有按照规则要求正常行驶至终点者不计成绩。
新锐科技有限责任公司 1.1 公司创业主题2 光电智能导盲仪营销推广方案材料新锐科技有限责任公司是一个提议中的公司，进驻泉州（南安）光电信息产业基地。拥有“红外光电智能导盲仪”的研发技术。公司目前已在实验阶段研发出样机，并在进一步研发和改进，公司提倡科技服务于人的宗旨，为盲人提供一个安全的行走环境。新锐科技有限责任公司，拥有自主研发设计的光电智能导盲仪技术。公司以科技创新为理念，光电信息技术作为技术背景，主要从事光电智能电子、智能家居、物联网等领域应用产品的开发和推广，致力于为社会提供智能、便捷的电子产品。公司属于国家政策、福建“海西建设”鼓励的高新技术中小型企业，拟建于福建省泉州（南安）光电信息产业基地。dd 1.2 产品公司以光电智能导盲仪（康安宝）为公司的产品。光电智能导盲仪采用三个红外探头，可实时探测多方向障碍物的情况及语音避障提示。帮助盲人了解他们周围的环境，增加步行的安全，减少压力，增加信心。后期，公司将对产品进行更新换代，同时推出新产品。表1 康安宝的优势特点优点节能型采用光电半导体材料，耗能低智能型STC单片机C语言智能控制，实用型真人语音多方位报警提示高性价比一款盲人用得起的智能导盲仪环保型光电半导体材料，无污染 1.3 公司战略公司拟建在泉州（南安）.光电信息产业基地，计划4-5年内成为国内自主设计智能电子导盲辅具市场领域的领导者，同时在智能家居、物联网等应用领域开发产
品，建立市场，形成多元化经营公司。第 1 页共 5 页 公司注重短期目标与长期目标相结合，创业初期以光电智能导盲仪为产品导入市场，弥补盲人智能助行辅具市场的空缺；中期目标重点是改进原有产品，巩固已有市场，加大对智能家居、物联网等应用技术领域的研发力度，为公司未来发展作准备；后期公司将逐步开拓全国市场，实行多元化经营战略，拓展服务对象及范围，进军智能家居及物联网应用领域。公司拥有光电智能导盲仪生产技术，该技术生产成本低，公司拟采用渗透定价策略进入市场，康安宝导盲仪市场定价为500元/台,以低价格迅速占领市场，成为导盲仪器市场的领导者。 3.1 产业背景随着改革开放的深入，医疗器械行业得到了突飞猛进的发展。而辅助器具技术正在我国悄然兴起。但总体来看，辅具高端产品主要被国外公司垄断，我国具有自主知识产权的产品较少。在残疾人辅助器具中，肢体残疾类品种及数量较多，但盲人辅助器具品种及数量较少。光电信息技术的发展，有利地推动着光电检测、光电传感、物联网等领域的发展与进步。传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段，智能光电传感器是当今国际科技界研究的热点。传统的导盲手杖安全性不高，导盲犬数量少价格昂贵，普及率低。以光电
超声波导盲器的设计 1 引言 盲人在独自行走时主要依靠导盲装置。最简单常用的装置是普通的手杖，用它在地面上敲击，可帮助盲人发现0.5米以内的障碍物。它的主要缺点是不能发现较远一点的障碍物以及空中突出的障碍物。例如，在相当于头部、胸的位置悬挂或突出的物体。另外，盲人还可以利用导盲犬带路，但是不易训练且成本较高。为了更好的帮助盲人行走, 许多国家都研究和生产了各种电子导盲装置，但大多成本较高，如各类导盲机器人及其它电子装置。本文提出了一种用单片机开发的超声波导盲装置的设计方案，它具有低成本、实用和精确的特点。 2 导盲装置的功能设计及系统组成 导盲装置主要由超声波探头、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、远距、近距控制按钮，还有一个音量调节旋纽。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为5米，按近距控制按钮可将初始报警距离设为1米，报警声音音量可用音量调节旋纽调节，有耳机插孔，可以接耳机。 该装置是以AT89C51单片机作为控制器，利用超声波回声测距的原理测距，用蜂鸣器进行声音报警。系统的硬件结构框图如图1所示。该系统主要由单片机控制系统、超声波发射电路、接收放大电路、按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Δｔ，最终利用单片机计算出距障碍物的距离，并根据远距、近距控制按钮设定的测距值进行报警指示。
2008年10月第10期电子测试 EL ECTRONIC TEST Oct.2008No.10 数字信号光耦合器应用电路设计 田德恒 (莱芜职业技术学院信息工程系 莱芜 271100) 摘 要:较强的输入信号可直接驱动光耦的发光二极管,较弱的则需放大后才能驱动光耦。在光耦光敏三极管的集电极或发射极直接接负载电阻即可满足较小的负载要求;在光耦光敏三极管的发射极加三极管放大驱动,通过两只光电耦合器构成的推挽式电路以及通过增加光敏三极管基极正反馈,既达到较强的负载能力,提高了功率接口的抗干扰能力,克服了光耦的输出功率不足的缺点,又提高光耦的开关速度,克服了由于光耦自身存在的分布电容,对传输速度造成影响。最后给出了光耦合器在数字电路中应用示例。关键词:数字信号;光电耦合器;输入电路;输出电路中图分类号:TP211 文献标识码:B Applied circuit design of optoelect ronic coupler to t he digital signal Tian Deheng (Dept of Information Engineering ,Lai Wu Vocational College ,Laiwu 271100,China ) Abstract :The light 2emitting diode of optocoupler can be directly drived by stro nger inp ut sig 2nals ,t he weaker t he inp ut signal can be enlarged before driving optocoupler.Connecting direct 2ly load resistance wit h t he collector or emitter of p hotot ransistor to meet smaller load require 2ment s ;drover by t he amplifier triode on t he emitter of p hotot ransistor ,p ush 2p ull circuit s con 2sisting of two optocoupler as well as positive feedback added to base of t he p hotot ransistor not o nly achieve st rong load capacity and enhance t he power of t he interface anti 2jamming capabili 2ty ,but also overcome t he shortcomings of t he scant outp ut power ,increase t he switching speed ,overcome effect on t he speed of t he t ransmission due to t he distribution of capacitance.Finally ,t he application example of t he optocoupler in t he digital circuit is given.K eyw ords :digital signal ;optoelect ronic coupler ;inp ut circuit ;outp ut circuit 0 引 言 光电耦合器是一种把发光元件和光敏元件封 装在同一壳体内,中间通过“电2光2电”转换来传输 电信号的半导体光电子器件。光耦合器的主要优点是单向传输信号,输入端与输出端完全实现了电气隔离,抗干扰能力强,使用寿命长,传输效率高。它广泛用于电平转换、信号隔离、级间隔离、开关电
光电耦合器原理及应用 光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等等。光电耦合器的种类较多，常见有光电二极管型、光电三极管型、光敏电阻型、光控晶闸管型、光电达林顿型、集成电路型等。如下图1（外形有金属圆壳封装，塑封双列直插等）。 工作原理 在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电一光一电的转换。 基本工作特性（以光敏三极管为例） 1、共模抑制比很高 在光电耦合器内部，由于发光管和受光器之间的耦合电容很小（2pF以内）所以共模输入电压通过极间耦合电容对输出电流的影响很小，因而共模抑制比很高。 2、输出特性 光电耦合器的输出特性是指在一定的发光电流IF下，光敏管所加偏置电压VCE与输出电流IC之间的关系，当IF=0时，发光二极管不发光，此时的光敏晶体管集电极输出电流称为暗电流，一般很小。当IF>0时，在一定的IF作用下，所对应的IC基本上与VCE无关。IC与IF之间的变化成线性关系，用半导体管特性图示仪测出的光电耦合器的输出特性与普通晶体三极管输出特性相似。其测试连线如图2，图中D、C、E三根线分别对应B、C、E极，接在仪器插座上。 3、光电耦合器可作为线性耦合器使用。 在发光二极管上提供一个偏置电流，再把信号电压通过电阻耦合到发光二极管上，这样光电晶体管接收到的是在偏置电流上增、减变化的光信号，其输出电流将随输入的信号电压作线性变化。光电耦合器也可工作于开关状态，传输脉冲信号。在传输脉冲信号时，输入信号和输出信号之间存在一定的延迟时间，不同结构的光电耦合器输入、输出延迟时间相差很大。 光电耦合器的测试 1、用万用表判断好坏，如图3，断开输入端电源，用R×1k档测1、2脚电阻，正向电阻为几百欧，反向电阻几十千欧，3、4脚间电阻应为无限大。1、2脚与3、4脚间任意一组，阻值为无限大，输入端接通电源后，3、4脚的电阻很小。调节RP，3、4间脚电阻发生变化，说明该器件是好的。注：不能用R×10k档，否则导致发射管击穿。
光电耦合器工作原理详细解说 光电耦合器件简介 光电偶合器件（简称光耦）是把发光器件（如发光二极体）和光敏器件（如光敏三极管）组装在一起，通过光线实现耦合构成电—光和光—电的转换器件。光电耦合器分为很多种类，图1所示为常用的三极管型光电耦合器原理图。 当电信号送入光电耦合器的输入端时，发光二极体通过电流而发光，光敏元件受到光照后产生电流，CE导通；当输入端无信号，发光二极体不亮，光敏三极管截止，CE不通。对于数位量，当输入为低电平“0”时，光敏三极管截止，输出为高电平“1”；当输入为高电平“1”时，光敏三极管饱和导通，输出为低电平“ 0”。若基极有引出线则可满足温度补偿、检测调制要求。这种光耦合器性能较好，价格便宜，因而应用广泛。 图一最常用的光电耦合器之内部结构图三极管接收型 4脚封装
图二光电耦合器之内部结构图三极管接收型 6脚封装 图三光电耦合器之内部结构图双发光二极管输入三极管接收型 4脚封装
图四光电耦合器之内部结构图可控硅接收型 6脚封装
图五光电耦合器之内部结构图双二极管接收型 6脚封装 光电耦合器之所以在传输信号的同时能有效地抑制尖脉冲和各种杂讯干扰，使通道上的信号杂讯比大为提高，主要有以下几方面的原因： （1）光电耦合器的输入阻抗很小，只有几百欧姆，而干扰源的阻抗较大，通常为105～106Ω。据分压原理可知，即使干扰电压的幅度较大，但馈送到光电耦合器输入端的杂讯电压会很小，只能形成很微弱的电流，由于没有足够的能量而不能使二极体发光，从而被抑制掉了。 （2）光电耦合器的输入回路与输出回路之间没有电气联系，也没有共地；之间的分布电容极小，而绝缘电阻又很大，因此回路一边的各种干扰杂讯都很难通过光电耦合器馈送到另一边去，避免了共阻抗耦合的干扰信号的产生。 （3）光电耦合器可起到很好的安全保障作用，即使当外部设备出现故障，甚至输入信号线短接时，也不会损坏仪表。因为光耦合器件的输入回路和输出回路之间可以承受几千伏的高压。 （4）光电耦合器的回应速度极快，其回应延迟时间只有10μs左右，适于对回应速度要求很高的场合。 光电隔离技术的应用 微机介面电路中的光电隔离 微机有多个输入埠，接收来自远处现场设备传来的状态信号，微机对这些信号处理后，输出各种控制信号去执行相应的操作。在现场环境较恶劣时，会存在较大的杂讯干扰，若这些干扰随输入信号一起进入微机系统，会使控制准确性降低，产生误动作。因而，可在微机的输入和输出端，用光耦作介面，对信号及杂讯进行隔离。典型的光电耦合电路如图6所示。该电路主要应用在“A／D转换器”的数位信号输出，及由