电磁式盲文点显示装置的控制系统设计研究

发布时间：2017-07-14 05:20

  本文关键词：电磁式盲文点显示装置的控制系统设计研究

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【摘要】：在全球范围内,大约有2.85亿人有不同程度的视力损伤,其中视力损伤较严重的盲人数量将近3900万,约占视力损伤总人数的13.68%。人口大国中国是全世界盲人数量最多的国家,大约有825万,占全球盲人总人数的21%[1]。电磁式盲文点显示装置作为盲人利用触觉感知获取外部信息的一种有效途径,对其需求是越来越强烈,因此对它的研究也越来越热门。本文以自主研发的电磁式盲文点显示装置的机械本体为主体,综合分析国内外对电磁式盲文点显示装置的研究现状和发展趋势,设计并实现电磁式盲文点显示装置的整个盲文点驱动和盲文字显示系统,最后对电磁式盲文点显示装置进行整体性能的测试和试验。首先,在电磁式盲文点显示装置的机械结构基础之上,开展了基于51单片机的盲文点显示装置的盲文点驱动控制系统的研发。整个控制系统包括电源模块、主控制模块、控制电路模块、放大电路模块和显示模块。包括使用Protues软件进行电路的仿真工作和Altium Designer软件电路板的设计工作。利用Keil软件编写控制程序,驱动电磁线圈,控制盲文点显示装置,实现盲文字符的显示。其次,在原先功能的基础之上,将程序进行整理和完善,移植到以Cortex-M3为内核更高一级的单片机上,增加了盲文点显示装置的盲文字液晶显示模块、SD文件管理模块,进一步完善整个盲文点显示装置的盲文点驱动控制系统的功能。其中还对盲文点显示装置的盲文点驱动控制系统的电路板进行了优化设计,将原来的2层PCB板改成了4层PCB板,同时将原来的直插型元器件换成了贴片式元器件,大大减小了电路板的尺寸。为了验证电磁式盲文点显示装置的盲文点驱动和盲文字显示系统的有效性,随之开展了一些电压值和触点力大小感知实验、盲文点显示装置的盲文字符感知实验。实验的结果表明,当给电磁式盲文点显示装置的盲文点驱动的电磁线圈提供6V的电源电压时,电磁线圈能够输出足够大的力来驱动盲文触点,人的手指在感知盲文点的过程中具有良好的触摸感受。最后,对整篇论文内容进行了总结和展望。
【关键词】：盲文点显示装置 盲文点驱动 控制系统 触点感知
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH789
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 课题研究背景和意义9-10
• 1.2 盲文的由来及组成10-14
• 1.3 国内外盲文点显示装置的研究现状14-18
• 1.4 盲文点显示装置的研究难点及生存发展条件18-19
• 1.5 论文的主要内容19-21
• 第二章 基于51单片机盲文点显示装置的盲文点驱动控制21-36
• 2.1 引言21
• 2.2 盲文点显示装置的机械本体结构21-23
• 2.3 盲文点显示装置驱动元件23-24
• 2.4 单片机对盲文点显示装置盲文点控制的硬件结构框架24-25
• 2.5 盲文点驱动控制电路的系统方案设计25-29
• 2.5.1 电源模块25-26
• 2.5.2 主控制模块26-28
• 2.5.3 控制电路模块28-29
• 2.5.4 放大电路模块和显示模块29
• 2.6 盲文点驱动控制电路的仿真29-30
• 2.7 Altium Designer软件电路板的设计30-31
• 2.8 控制系统软件设计31-33
• 2.9 控制电路的性能测试33-35
• 2.10 本章小结35-36
• 第三章 基于ARM盲文点显示装置的文件读取及LCD显示驱动36-51
• 3.1 引言36
• 3.2 基于ARM盲文点显示装置控制系统总体方案设计36-37
• 3.3 STM32开发平台对盲文点显示装置盲文点控制的硬件结构框架37
• 3.4 ARM主控制模块37-40
• 3.4.1 STM32开发平台38-39
• 3.4.2 Cortex-M3内核处理器STM32F103ZET639-40
• 3.5 LCD液晶显示模块40-41
• 3.6 SD卡模块41-42
• 3.7 Altium Designer软件电路板的优化设计42-43
• 3.8 ARM控制系统软件设计43-50
• 3.8.1 按键扫描程序设计43-44
• 3.8.2 LCD驱动程序设计44-46
• 3.8.3 SD卡驱动读写程序设计46-47
• 3.8.4 FATFS文件系统移植47-50
• 3.8.4.1 文件系统的介绍47-48
• 3.8.4.2 文件系统的配置和移植48-50
• 3.9 本章小结50-51
• 第四章 盲文点显示装置的盲文字显示仿真实验及数据分析51-60
• 4.1 引言51
• 4.2 盲文点显示装置的显示系统的实验环境的搭建和方法51-52
• 4.2.1 盲文点显示装置的实验环境的搭建51
• 4.2.2 盲文点显示装置的实验内容51-52
• 4.3 电磁线圈运动实时性分析52-54
• 4.4 电压值和触点力大小感知实验54
• 4.5 LED模拟盲文点显示装置触点仿真实验54-56
• 4.6 盲文点显示装置的盲文字符感知实验56-59
• 4.7 本章小结59-60
• 第五章 总结与展望60-61
• 5.1 论文总结60
• 5.2 展望60-61
• 参考文献61-65
• 附图65-67
• 攻读硕士学位期间的研究成果和参与项目情况67-68
• 致谢68

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本文编号：539823