关爱老年人的智能轮椅

苏艺晴+王増彩+孙壮壮+李芷含+徐瑞雪

【摘 要】本课题主要由转向灯转向提醒模块和超声波避障报警模块两大部分组成。其中转向灯转向提醒模块主要是由按键控制，LED灯闪烁指示组成。其功能是实现坐在轮椅上的人可以通过按相应的按键控制轮椅上的LED灯闪烁，以此指示轮椅接下来将要行驶的方向，同时提醒路人及时做出避让。超声波障碍报警模块主要是由超声波测距电路和报警电路组成。其功能是实现通过超声波测距电路检测前方障碍物的距离，一旦此距离小于该系统设定的安全距离就会触发报警电路报警，以此提醒坐在轮椅上的人及时作出反应。本系统经过模拟实验证明了各个模块电路之间可以完美的结合在一起，进而整个系统达到了安全防护的效果，实现了指示灯转向提醒和超声波障碍报警的功能。

【关键词】单片机；按键控制；超声波测距；检测报警

现代生活中越来越注重老年人的生活质量问题，为了提高老年人的生活幸福指数，各方面适合老人用的生活用品层出不穷，本文所设计的轮椅和当前市场上广泛使用的轮椅相比较，这款智能轮椅更贴近生活的实用价值，该款为老人服务的智能轮椅更注重细节和创新。目前市场上销售的轮椅功能单一，只是一些框架，其中没有植入设计理念和情感，也没有深入了解老年人的需求，而本文所设计的智能轮椅充分考虑到了老年人的生活所需，以STC89C52单片机为控制核心的一款轮椅，借助外为扩展电路来整体实现各种模块的功能并使其发挥强大的作用，从而实现了避障感知，左转右转的转向通知等功能，为将来更加智能的轮椅提供一种新的思路，同时为将来的智能家居的遥控设计提供了一种参考方案，本文的设计目的在于让老人享受更加优质便捷的技术服务。

1 总体的设计方案

（1）超声波避障报警模块的设计，预防老人撞到前（后）方的障碍物以及假如轮椅移动过快，老年人由于动作慢反应延迟而带来不必要的撞击。电路中有两个独立的超声波测距电路，一个被置于轮椅的前方，另一个被置于轮椅的后方，用于检测前后方的障碍物。该电路中还有一个报警器，这个报警器被置于轮椅扶手一侧，用于报警功能。

（2）智能轮椅更是植入了左右行驶的方向灯，类似于汽车的前灯，这个设计对于行动不便的老人来说，可以让家属明白其行动路线。电路中有两个LED灯，分别置于轮椅前轮上方合适位置的左右两侧，用于转向提醒。在该电路中还有两个按键，这两个按键分别置于轮椅扶手的左右两侧，分别控制相应侧的LED灯闪烁。

如图1-1所示，是系统的总体设计框图。

2 转向灯转向提醒模块的设计

此智能轮椅的转弯灯设置是为了方便当轮椅上的人及其周围的人，当想要轮椅左拐或者右拐时，可以按相应的按钮，此时左边或右边的灯就会亮，从而达到通知周围的人可以稍微避开一下，此功能既可以防止轮椅转弯时误碰到他人还可以使乘坐轮椅的人更方便，减少了不必要的麻煩。该电路的工作原理是：当单片机检测到P2口的P2.0位或P2.1位中某一位上的按键被按下时，单片机就会向该按键控制的相应侧的转向灯所在位以0.5秒的频率输送高低电平，进而控制相应侧转向灯以0.5秒的频率进行闪烁。当单片机检测到P2口的P2.0位或P2.1位同时被按下或者都没有被按下时，单片机就只会向P1口输送低电平，进而使两个转向灯都不亮。原理图如图2所示。

3 超声波障碍报警模块的设计

该模块设计最主要的功能是超声波测距，并具有报警功能。电路中有两个相同的部分，这两个部分就是被分别置于轮椅前方和后方的两个超声波测距障电路。当乘坐轮椅的人乘坐轮椅向前行驶或者向后转弯中，该超声波障碍报警模块会时时检测轮椅前后方障碍物的距离，如果由于自身身体状况不是很好没有及时注意到前方或者后方的障碍物或人时，一旦轮椅与其前后方障碍物或者人的距离小于轮椅设置的安全距离，该模块就会启动报警电路进行报警，提醒轮椅上的人前方或者后方有障碍物，起到及时提醒的作用。该超声波障碍报警模块电路的工作原理是：超声波测距电路时时检测前后方障碍物的距离，并且时时与轮椅设置的安全距离比对。当测得的距离大于安全距离时，该模块电路并不会启动报警电路进行报警；当测得的距离小于等于安全距离时，该模块电路马上会启动报警电路进行报警，及时对轮椅上的人起到提醒作用。前后方超声波测距电路的原理图如图3所示。

4 总结

本设计是以STC89C52单片机为核心进行控制的智能轮椅，具有成本低、结构简洁易操作等特点。通过模拟实验，各模块功能之间不会相互冲突，可以完美的结合在一起。当然在这个基础上还可以进行创新应用，可以加入蓝牙，因为蓝牙技术可以与互联网对接实现信息共享，使老年人产品更加智能化，让家里有老人的子女可以更放心，智能轮椅的道路会越走越宽，使人类未来的生活更加方便。

【参考文献】

[1]于海霞，王鲁云，等.编著数字电路与系统实践教程，电子工业出版社.

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