基于单片机处理器的盲人阅读书桌

　　【摘要】据国家权威部门统计,中国是世界盲人最多的国家,约有500万,占全世界盲人口的18,,且每年在中国约有45万人失明。现今大部分盲人因为自身能力问题,不能和普通人拥有一样的学习能力。他们靠用手去触摸凹凸浮现的盲文来学习知识。但传统的盲文书比普通的书籍更加厚重而且携带不方便,不利于盲人的学习,虽然现在有盲文听书器,但并不能取代盲文书的地位。而现今的盲文点显器则因价格过高,并不是所有的盲人都可以支付得起。本论文从盲人的人性化方面出发,把传统盲文的凹凸浮现功能电子化,整体的重量小于传统盲文书的重量,便于携带且价钱合理。文中为传统盲文书逐步过渡到电子书提供了一定的参考。

　　对于现今中国的盲人数量而言,我们应该急迫地为盲文群体提供一定的教学设施,为他们提供与普通人相对平等的教学环境。在过去,盲人能够依赖的有盲文书、盲文听书器和盲文点显器,但这三种设备都有一定的缺点。读盲文书是最传统的,也是最直接的学习方法,这与我们普通人的教育学生的方式没有过大的区别,但是盲文书十分厚重,因为盲文翻译是要把一个字母转换成6孔制,盲文通过用手去触摸凹凸浮现小点来进行阅读,因此,所占用的纸张较多,装订后的书本十分厚重,而且,大部分的盲文书是人手去翻译的,人工费用昂贵,所以很多书都不会翻译成盲文,所以,他们的学习资源有限。而盲文听书器虽然携带方便,但是它仅仅具有听的功能,简单的听书并不能够更好地帮忙盲人群体去理解一些理论知识,学习也只能停留在表层,这对于盲人的学习来说还是远远不足的。盲文点显器虽然把盲文书达到了电子化的水平,但由于国内缺少独立的生产技术,使盲文点显器的价格过高,普通的盲文点显器都过万,不能够在盲人群体中普及。

　　本文中介绍的盲文阅读翻译系统,是在受到盲文点显器的启发下,制作出了可以在一定程度上完成类似盲文凹凸浮现功能的手式触感的阅读器,且价格低廉,一般的盲人可以支付得起,相比盲文点显器更容易普及。

　　盲文或称点字、凸字,是专为盲人设计、靠触觉感知的文字。透过点字板、点字机、点字打印机等在纸张上制作出不同组合的凸点而组成布莱尔盲文由63个编码字符组成,每一个字符由1,6个突起的点儿安排在一个有6个点位的长方形里。为了确认63个不同的点式或盲文字符,数点位时是左起自上而下1—2—3,然后右起自上而下4—5—6。这些凸起在厚纸上的行行盲文,可以用手指轻轻摸读其中,《布莱尔字符表》作为世界公认的正式盲文,其6个点可以表明每个字符的构成及它的最简单的意义。中国于1953年公布的新盲字,属拼音制,借鉴了布莱尔浮雕六点制。但由于中文翻译成盲文的过程是靠表音来完成的,这样的翻译方式存在两大问题。一是由于汉字十分多,把常用的1000个汉字完全翻译出来十分复杂,因为把汉字的拼音拆分并且编程是十分困难的,二是汉字存在多音字,翻译的过程中有些汉字并不能十分准确翻译出来。因此,所以,我们把语言简单化,换成是英文翻译成盲文。英文有很明确的字母对照翻译,实施起来并不困难。

　　盲文翻译系统的机构部分主要由上下两层PVC板、小胶棒、金属腐蚀板、24个线圈组成。而控制部分则由单片机连接24个继电器形成放大电路,以此来控制线圈的通电。

　　主要的工作原理是,利用楞次定律,通电后线圈将对小磁铁产生排斥力,小磁铁将会把整根小胶棒往上顶,实现了盲文

　　表达凸出的功能,而不通电的线圈不会对小磁铁有排斥作用力,实现了盲文凹陷的功能。每六个这样能表达凹凸浮现的小胶棒将组成一个字母,跟传统盲文书所表达的字母基本一致。

　　上下两层夹板是仿照凹凸浮雕的盲文的尺寸,对心加工,作为小胶棒的定位放置,保证小胶棒是垂直放置的。因为正常盲文的尺寸过小,加工过于困难,所以我们按照比例把盲文尺寸放大一倍。虽然这样做,对于刚接触盲文翻译系统的使用者来说,的确是有些不习惯。但整体的尺寸还是能够保证一个手指节就能够全部触摸到。基本上迎合了使用者的习惯。而两板的四个角钻孔是用来上螺栓,保证里面的小孔能够对心。两板的加工尺寸图和实物图,如图1(a)(b)所示。

　　直径为18mm、长为240mm的小木棒底部贴有直径为2mm、成为10mm小磁铁,位于上下夹板的底部还有一块用于摆放线圈的腐蚀后的电路板,每一个线圈对应一根小胶棒,因为小胶棒底部贴有小磁铁。利用楞次定律,感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,即“来拒去留”的基本原理,使线圈通电后产生的排斥力将把整根小胶棒往上顶,以此来实现盲文的凹凸浮雕功能。小胶棒中间设计成有立方体的小机构,是因为防止排斥力过大,从而使小胶棒会飞出上层PVC板,小立方体可以使整个小胶棒卡在上层PVC板的下面,也可以使所有要实现凸出浮雕功能的小胶棒的凸出高度一致,让使用者的触摸的手感良好。而小胶棒约一半的位置设计成小凹槽的形状,是为了小胶棒在线圈通电后产生向上的运动,下层的PVC板有自锁机构,使小胶棒卡在自锁机构里,这时,线圈断电后仍然能保持凸出浮雕的状态。另外,由于小胶棒的尺寸过小,传统加工比较难实现,因此选用3D技术加工。考虑到成本问题,我们选择了价格低的FDM打印,同时,所打印出来的小胶棒能达到使用上的要求。小胶棒的实物加工图和三维建模图,如图2(a)(b)所示。

　　器的问题显而易见,充电机也同样存在此问题,但由于负载单一性,电池,,表现出的干扰不如逆变器明显,对车辆的影响不大。

　　结合最近电源产品的设计思路,在输入端加入EMI滤波器,此滤波器型号与其它电源产品使用一致。电源的输入+603、-603不再直接与电源内部模块连接,而是接在EMI上,EMI输出端与电源内部模块连接。

　　根据车下电源的三相逆变器箱体内部的空间和结构,将滤波器加到输入端子排所在箱体内,方便引线、接线。安装时注意与其他电器件和隔离变压器保持距离,并且注意门关闭时不要碰到滤波器及走线。

　　完工后通电检查,综合控制柜触摸屏显示的漏电流明显减小,起、停空调机组,起、停车下逆变器电源,漏电流波动也不大。

　　安装完滤波器的车下电源,经过EMI滤波器的滤波作用,有效抑制电源负载对DC600V干线的影响,降低了谐波脉动干扰信号,综合控制柜上的触摸屏显示漏电流在10mA以下。反复启动逆变器和交流负载,显示的漏电流也没有过大变化。问

　　题车辆都按照此方案进行了更改,在实际运用时,未发现综合控制柜报绝缘故障,系统运行稳定,说明此更改方案正确有效。

　　[2]刘保平DC600V供电机客车干线漏电分析及供电解决办法[J]上海铁道科技,2011(1)

　　[3]张从旺DC600V供电客车绝缘电阻及泄露电流检测验证的方法的研究[J]铁道机车车辆, 2012

　　[4]谈耀客车车辆车下电源故障排查及整机测试方式的探讨[J]铁道机车车辆工人, 2011

　　[5]卢桂云,李钊DC600V供电客车车下逆变电源故障缘由分析及措施[J]机车车辆工艺, 2009

　　[6]周坚针对机客车DC600V供电系统接地绝缘检测显示漏电不一致问题的改进建议[J]铁道车辆,2012

　　在下底板上粘有用透明塑料制成的小片,在小孔后约2 mm 出开始粘有小片,该小片以合适的角度,约65度,倾斜。 由于小胶棒中间有一个小凹槽,当线圈通电后,便会对小磁铁有排斥作用,即将整个小胶棒有向上的作用力。考虑到线圈不能长时间通电,所以在小胶棒往上运动的时候,设计一个自锁机构,让小木棒保持垂直向上顶的状态,实现凹凸浮雕的功能,此时线圈便会断电,既不会有烧掉线圈的情况出现,也能保持小胶棒凸出浮雕的状态。如图3所示。

　　腐蚀电路板是仿照盲文的6孔制来安放线圈,每一个孔内都有对应线圈的通电来控制。而通过实验我们得出了,在通过相同的电流的前提下,在线的位置得到了最大的

　　排斥作用力, 因此,我们在线用废料来塞住,然后把小胶棒放置在废料上面,待通电的时候就能够获得比较大的排斥作用力。考虑到盲文的6孔的尺寸,我们尽可能地选择跟盲文正常尺寸相近的线圈,而在线圈的放置也做了一定的设计,在合理地放置线圈的前提下,尽量缩小放置的面积。

　　最小系统作为最基本的控制管理系统,连接点阵电路,但单片机的输出电压只有5V,还达不到我们要输入给线圈的电压, 因此,我们应该放大电路,本次设计是以继电器为主的放大电路,把输出电压放大至12V,达到线圈所需要的电压。这样一来,用单片机直接控制线圈是否通过来表达盲文的凹凸浮现的功能。

　　本次设计的基于单片机处理器的盲人阅读系统,较于市场上的盲文点显器而言,降低了制造的成本。而且,整个装置所表达出的凹凸浮现触感和正常的盲文基本一致。适合大多数盲人群体阅读的需要,在这一个市场中,具有十分大的潜力。

　　盲文阅读系统作为盲人群体的教学设备,综合了盲文书、盲文听书器和盲文点显器的优点,为盲人群体的学习提供了一定的辅助,为他们建立了一个和普通人相对平等的教学环境。虽然此次的系统模型任旧存在不足的地方,但这对我们以后自主研发盲文点显器提供了一定的帮忙和指导。