關愛老年人的智能輪椅

蘇藝晴+王増彩+孫壯壯+李芷含+徐瑞雪

【摘 要】本課題主要由轉向燈轉向提醒模塊和超聲波避障報警模塊兩大部分組成。其中轉向燈轉向提醒模塊主要是由按鍵控制，LED燈閃爍指示組成。其功能是實現坐在輪椅上的人可以通過按相應的按鍵控制輪椅上的LED燈閃爍，以此指示輪椅接下來將要行駛的方向，同時提醒路人及時做出避讓。超聲波障礙報警模塊主要是由超聲波測距電路和報警電路組成。其功能是實現通過超聲波測距電路檢測前方障礙物的距離，一旦此距離小于該系統設定的安全距離就會觸發報警電路報警，以此提醒坐在輪椅上的人及時作出反應。本系統經過模擬實驗證明了各個模塊電路之間可以完美的結合在一起，進而整個系統達到了安全防護的效果，實現了指示燈轉向提醒和超聲波障礙報警的功能。

【關鍵詞】單片機；按鍵控制；超聲波測距；檢測報警

現代生活中越來越注重老年人的生活質量問題，為了提高老年人的生活幸福指數，各方面適合老人用的生活用品層出不窮，本文所設計的輪椅和當前市場上廣泛使用的輪椅相比較，這款智能輪椅更貼近生活的實用價值，該款為老人服務的智能輪椅更注重細節和創新。目前市場上銷售的輪椅功能單一，只是一些框架，其中沒有植入設計理念和情感，也沒有深入了解老年人的需求，而本文所設計的智能輪椅充分考慮到了老年人的生活所需，以STC89C52單片機為控制核心的一款輪椅，借助外為擴展電路來整體實現各種模塊的功能并使其發揮強大的作用，從而實現了避障感知，左轉右轉的轉向通知等功能，為將來更加智能的輪椅提供一種新的思路，同時為將來的智能家居的遙控設計提供了一種參考方案，本文的設計目的在于讓老人享受更加優質便捷的技術服務。

1 總體的設計方案

（1）超聲波避障報警模塊的設計，預防老人撞到前（后）方的障礙物以及假如輪椅移動過快，老年人由于動作慢反應延遲而帶來不必要的撞擊。電路中有兩個獨立的超聲波測距電路，一個被置于輪椅的前方，另一個被置于輪椅的后方，用于檢測前后方的障礙物。該電路中還有一個報警器，這個報警器被置于輪椅扶手一側，用于報警功能。

（2）智能輪椅更是植入了左右行駛的方向燈，類似于汽車的前燈，這個設計對于行動不便的老人來說，可以讓家屬明白其行動路線。電路中有兩個LED燈，分別置于輪椅前輪上方合適位置的左右兩側，用于轉向提醒。在該電路中還有兩個按鍵，這兩個按鍵分別置于輪椅扶手的左右兩側，分別控制相應側的LED燈閃爍。

如圖1-1所示，是系統的總體設計框圖。

2 轉向燈轉向提醒模塊的設計

此智能輪椅的轉彎燈設置是為了方便當輪椅上的人及其周圍的人，當想要輪椅左拐或者右拐時，可以按相應的按鈕，此時左邊或右邊的燈就會亮，從而達到通知周圍的人可以稍微避開一下，此功能既可以防止輪椅轉彎時誤碰到他人還可以使乘坐輪椅的人更方便，減少了不必要的麻煩。該電路的工作原理是：當單片機檢測到P2口的P2.0位或P2.1位中某一位上的按鍵被按下時，單片機就會向該按鍵控制的相應側的轉向燈所在位以0.5秒的頻率輸送高低電平，進而控制相應側轉向燈以0.5秒的頻率進行閃爍。當單片機檢測到P2口的P2.0位或P2.1位同時被按下或者都沒有被按下時，單片機就只會向P1口輸送低電平，進而使兩個轉向燈都不亮。原理圖如圖2所示。

3 超聲波障礙報警模塊的設計

該模塊設計最主要的功能是超聲波測距，并具有報警功能。電路中有兩個相同的部分，這兩個部分就是被分別置于輪椅前方和后方的兩個超聲波測距障電路。當乘坐輪椅的人乘坐輪椅向前行駛或者向后轉彎中，該超聲波障礙報警模塊會時時檢測輪椅前后方障礙物的距離，如果由于自身身體狀況不是很好沒有及時注意到前方或者后方的障礙物或人時，一旦輪椅與其前后方障礙物或者人的距離小于輪椅設置的安全距離，該模塊就會啟動報警電路進行報警，提醒輪椅上的人前方或者后方有障礙物，起到及時提醒的作用。該超聲波障礙報警模塊電路的工作原理是：超聲波測距電路時時檢測前后方障礙物的距離，并且時時與輪椅設置的安全距離比對。當測得的距離大于安全距離時，該模塊電路并不會啟動報警電路進行報警；當測得的距離小于等于安全距離時，該模塊電路馬上會啟動報警電路進行報警，及時對輪椅上的人起到提醒作用。前后方超聲波測距電路的原理圖如圖3所示。

4 總結

本設計是以STC89C52單片機為核心進行控制的智能輪椅，具有成本低、結構簡潔易操作等特點。通過模擬實驗，各模塊功能之間不會相互沖突，可以完美的結合在一起。當然在這個基礎上還可以進行創新應用，可以加入藍牙，因為藍牙技術可以與互聯網對接實現信息共享，使老年人產品更加智能化，讓家里有老人的子女可以更放心，智能輪椅的道路會越走越寬，使人類未來的生活更加方便。

【參考文獻】

[1]于海霞，王魯云，等.編著數字電路與系統實踐教程，電子工業出版社.

[2]葛日波，何毅，劉麗艷，付蓉編，著.C語言程序設計，北京郵電大學出版社.

[3]張毅剛，主編.楊智明，付寧，副主編.基于Proteus的單片機課程的基礎實驗與課程設計，人民郵電出版社.

[4]張毅剛，主編.劉旺，鄧立寶，副主編.單片機原理及接口技術（C51編程）人民郵電出版社.

[5]新概念51單片機C語言教程：入門、提高、開發、拓展全攻略/郭天祥編著.——北京：電子工業出版社，2009.1

[6]模擬電路分析與設計/張輝，王魯云，主編.——大連：大連理工大學出版社，2010.3

[7]康華光，主編.陳大欽，張林，副主編.電子技術基礎模擬部分，高等教育出版社.endprint