基于arduino的技能导盲棍的设计与实现文档

基于Arduino 的智能导盲棍设计与实现》报告题目：基于Arduino 的智能导盲棍设计与实现姓名：某某某专业：XXXXX指导教师：成绩：计算机与信息工程学院20 年月目录1. ........................................................................... 引言1.1 项目背景.............................1.2 创意描述.............................1.3 项目分工.....................2. ..................................................................................... 相关技术介绍..................................................2.1 Arduino 介绍............................2.2 相关套件介绍...........................2.3 相关项目对比. .................................................3. ..................................................................................... 功能及总体设计...............................................3.1功能介绍. .......................................................3.2总体设计. .......................................................4. ...............................................................................项目实现4.1 超声波测距模块. .................................................4.2 蓝牙连接模块. .................................................4.3 语音提示模块. .................................................4.4照明模块. .......................................................4.5 电量提示模块. ...................................................5. ...............................................................................产品展示6. ...............................................................................总结与展望参考文献. ...............................................................附录一元器件清单. .......................................................实训日志. ..............................................教师评语. ..............................................222 错误! 未定义书签。

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1. 引言1.1 项目背景盲杖可以在盲人外出时起到避障的作用，方便盲人出行，但是，盲人使用盲杖行走时，无法感知前方一定距离内是否有障碍物，也无法感知左右方是否有障碍物，更无法提示过路行人注意规避。

同时在昏暗的环境中，盲人无法自主的有效规避其他行人车辆，并且他人也无法明确的察觉盲人，所以我们需要给其他人一定的提示，以此来规避盲人。

因此，制作一款智能导盲棍，补足上述缺点是非常有必要的。

本项目的智能导盲棍，设计旨在让盲人正确接收到障碍物的具体信息，并提示盲人避障，让盲人的出行更加便利[1] 。

1.2 创意描述本项目的创新点包括一下两项：（1）测距：智能导盲杖与普通导盲杖最大的区别就在于测距功能，为充当盲人的眼，为盲人看清各方向是否存在有障碍物。

（2）语音提示：智能导盲棍能让盲人迅速接收障碍物距离，方便盲人出行，让盲人能够在目不能视的情况下较好地感知外界环境。

（3）照明：智能导盲棍上配备灯泡起到提示路过行人规避的作用，使盲人的出行得到更加安全的保障。

（4）电量提示：由于盲人无法观察导盲杖是否处于正常工作状态，为避免电量不足导致导盲杖无法正常工作，添加的电量提示功能，帮助盲人有效得知当前导盲杖状态。

2. 相关技术介绍2.1 Arduino 介绍Massimo Banzi之前是意大利Ivrea 一家高科技设计学校的老师。

他的学生们经常抱怨找不到便宜好用的微控制器。

2005年冬天，Massimo Banzi跟David Cuartielles 讨论了这个问题。

David Cuartielles 是一个西班牙籍晶片工程师，当时在这所学校做访问学者。

两人决定设计自己的电路板，并引入了Banzi 的学生David Mellis 为电路板设计编程语言。

两天以后，David Mellis 就写出了程式码。

又过了三天，电路板就完工了。

Massimo Banzi 喜欢去一家名叫di Re Arduino 的酒吧，该酒吧是以1000 年前意大利国王Arduin 的名字命名的。

为了纪念这个地方，他将这块电路板命名为Arduino 。

随后Banzi、Cuartielles 和Mellis 把设计图放到了网上。

版权法可以监管开源软件，却很难用在硬件上，为了保持设计的开放源码理念，他们决定采用Creative Commons （CC）的授权方式公开硬件设计图。

在这样的授权下．任何人都可以生产电路板的复制品，甚至还能重新设计和销售原设计的复制品。

人们不需要支付任何费用，甚至不用取得Arduino 团队的许可。

然而，如果重新发布了引用设计，就必须声明原始Arduino 团队的贡献。

如果修改了电路板，则最新设计必须使用相同或类似的Creative Commons（CC）的授权方式，以保证新版本的Arduino 电路板也会一样是自由和开放的。

唯一被保留的只有Arduino 这个名字，它被注册成了商标，在没有官方授权的情况下不能使用它。

Arduino 发展至今，有了多种型号及众多衍生控制器推出[2] 。

2.2 相关套件介绍Arduino Uno: “Un在o”意大利语中是“一”的意思，并被用于标记1.0 版Arduino 软件（IDE）。

Uno开发板和1.0版Arduino软件（IDE）为Arduino 系列的参考版本，现在已经演变为更新版本。

Arduino Uno 开发板属于USB 系列Arduino 开发板中的第一个型号，并作为Arduino 平台的参考模型存在；更多有关当前、过去或过时开发板的列表，请参阅[[Main/Boards|开发板的Arduino 指数]][3] 。

超声波传感器：超声波传感器是将超声波信号转换成其他能量信号（通常是电信号）的传感器。

超声波是振动频率高于20KHz 的机械波。

它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。

超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中。

超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。

超声波传感器广泛应用在工业、国防、生物医学等方面[4] 。

蓝牙模块：蓝牙模块，是一种集成蓝牙功能的PCBA 板，用于短距离无线通讯，按功能分为蓝牙数据模块和蓝牙语音模块。

蓝牙模块是指集成蓝牙功能的芯片基本电路集合，用于无线网络通讯，大致可分为三大类型：数据传输模块远程控制模块等。

一般模块具有半成品的属性，是在芯片的基础上进行过加工，以使后续应用更为简单[5] 。

2.3 相关项目对比一般的导盲棍项目只有测距功能与语音提示功能，而我们的导盲棍设计多出了电量耗尽提示功能与照明功能，更加的方便了盲人的使用。

3. 功能及总体设计基于以上创意，需要在导盲棍上添加一些模块，在避障的同时进行语音提示，在特定的情况下可以亮灯、鸣笛提示过路行人的功能。

3.1 功能介绍该产品实现的功能有：（1）测距功能：使用前、左、右三个超声波测距模块测量障碍物的距离。

（2）电量耗尽提示功能：接通电源后，点击按钮，蜂鸣器会发出提示音，若是没有就表示电量耗尽。

（3）语音提示功能：使用蓝牙模块将信息传输到手机，然后通过手机app 提示盲人前方多远有障碍，与左右方向是否有障碍。

（4）照明功能：在夜间以及其他一系列的昏暗的环境中会点亮导盲杖上的灯。

3.2 总体设计根据上述功能，将项目对应的四个部分分别进行设计：测距部分、电量提示部分、语音提示部分和照明部分。

3.2.1 整体框架图项目整体框架图如图3-1 所示。

uno板通过信号控制超声波传感器检测障碍物距离，并返回给uno 板，然后经过判断之后将数据通过蓝牙模块传输给手机app。

uno 板读取来自光敏电阻的阻值，在uno 板上经过阻值大小的判断，然后来控制小灯泡的开关。

uno 板通过读取按钮是否被点击来控制蜂鸣器发声。

图3-1 整体框架图3.2.2 系统流程图系统流程图如图3-2 和图3-3 所示。

在uno 板上系统首先通过判断按钮状态的开关来决定来决定接下来的过程，如果开启，则蜂鸣器发声，开始读取光敏电阻的阻值，并进行判断然后决定灯泡的开关，同时判断蓝牙是否在连接来决定是否测距并且发送信息到手机。

图3-2 arduino uno 开发板流程图在手机端上系统首先进行连接蓝牙，然后开始一个循环，如果接收到信息则根据信息判断，在手机上发出不同的提示音，然后判断是否结束循环，来决定是否继续接收信息。

3.2.3 总电路图系统总电路图如图3-4 所示，通过面包板将超声波传感器、蓝牙模块、光敏电阻、小灯泡、按钮和蜂鸣器接到了uno 板上相对应的串口。