智能、避障手机壳设计

陆阳,张冬菊,独盼盼,卢琼

商洛学院726000

摘要：随着时代与科技的发展，手机更加智能化，手机壳样式越来越丰富，但手机壳功能具有单一性，在本文笔者旨在为手机壳添加一种新的功能—在走路沉迷使用手机时辅助提醒及时发现障碍危险。笔者将软硬件设计结合实现这一功能希望这一设计为后续研究手机壳各种功能的人提供启迪。

关键词：警报 提醒 避让

1.系统总体结构

本设计是以STC89C51单片机为主控芯片，运用超声波测量障碍物与人的距离，由共阳极数码管通过动态扫描技术，实时刷新障碍物与人体距离，当主控芯片检测到距离信息低于设定值使蜂鸣器发出告警，并亮起LDE红灯，大于设定的安全距离使LED绿灯常亮。

本设计的智能避障手机壳主要由以下几个模块组成：超声波模块、LED灯提示、复位电路、蜂鸣器报警电路、晶振电路、电源电路、四位数码显示电路。模块结构如图 1模块组成

图 1模块组成

2.元件选择与硬件实现

2.1主控芯片模块

采用STC89C51单片机作为主控芯片，在从超声波模块接受到信号后，信号经过STC89C51芯片处理后，用于控制LCD模块和蜂鸣器模块， STC89C51是具有低功耗、高性能特点的CMOS微处理器，其单片机采用MCS—51内核，使得芯片具有很多51单片机没有的功能，且具有开发简单、可在线下载、成本低的特点。

2.2测距模块

采用超声波进行测距，超声波碰到物体使会被返单至接收器，从而测出与障碍物的距离，红外线与其测距方法基本一致，且两者的成本、精度都相同，但红外线易受环境影响，因此选取超声波测距。

2.3报警模块

采用有源蜂鸣器，蜂鸣器内部有一简单的振荡电路，能将恒定的直流电转化成一定频率的脉冲信号，从面实出磁场交变，带动钼片振动发音。蜂鸣器有无源蜂鸣器和有源蜂鸣器。根据系统要求最后选取的是操作方便，信号输入固定的有源蜂鸣器。

2.4数码管显示电路设计与选择

LED数码管（LED Segment Displays），使用四位共阳极数码管，LED数码管采用动态扫描显示，通过控制控制端发光，通过分时控制实现距离动态刷新，LED数码管的价格适中，适合于显示数字或者简单的字母。

2.5蜂鸣器选用5V电磁式有源蜂鸣器

由于蜂鸣器的工作电流一般比较大，以至于单片机的I/O口是无法直接驱动的，所以要利用三极管开关电路来驱动。

2.6LED提示模块

使用红色与绿色两种色接入I/0端口，STC89C51单片机的工作电压在4.5~5.5V之间,LED的额定电压为3V，故在其串联一个分压电阻防止LED损坏。

3.系统软件的实现

本产品采用模块化机构，由主程序、测距程序、显示程序等构成。主要功能是将对测距信号的采集和控制LED灯珠灭与亮以及蜂鸣器的声音，从而实现及时提醒有障碍物。系统原理图如图 2系统原理图，流程图如图 3流程图

图 2系统原理图

图 3流程图

4.结语

本文系统设计使基于单片机和传感器原理，用STC89C51单片机作为主芯片，应用蜂鸣器和3V2mA的灯珠为告警原件，通过keil软件编程制作了一套结构完整、针对性强、便捷度高、反应达到预期效果的智能避障手机壳。经过对该设计的测试实验证明此设计能够按照软件设计完成预期动作，效果良好。

参考文献

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课题：2021年大学生创新创业训练计划项目：智能避障手机壳的设计与实现（202111396019）