基于STM32微处理器及GPS的智能导盲手杖的设计
基于STM32的盲人导航系统设计
基于STM32的盲人导航系统设计随着科技的不断进步，盲人生活中的很多问题也得到了一定的解决和改善。
盲人导航系统便是其中之一。
该系统可以帮助盲人更加自由地进行出行，提高他们的生活质量。
在这篇文章中，我们将介绍基于STM32的盲人导航系统的设计原理和实现过程。
一、系统概述盲人导航系统是一种通过语音提示或者震动提示，帮助盲人进行导航的设备。
该系统可以利用声纳或者激光传感器进行环境感知，并通过定位算法确定盲人的位置和方向，从而给出相关的导航信息。
基于STM32的盲人导航系统将通过该芯片的强大功能和灵活性，实现高效、稳定和低功耗的盲人导航解决方案。
二、系统设计1. 硬件设计基于STM32的盲人导航系统的硬件设计主要包括STM32芯片、超声波传感器、震动提示模块、语音提示模块、电池管理模块等部分。
STM32芯片作为主控制芯片，负责接收传感器采集的数据，并进行数据处理和导航算法的实现。
超声波传感器用于环境感知，震动提示模块可以通过震动方式向盲人传达导航信息，语音提示模块则可以通过语音方式进行导航信息的传达。
电池管理模块用于管理系统的电源供给，保证系统的稳定运行。
三、系统实现基于STM32的盲人导航系统的实现主要通过以下步骤：1. 硬件连接：将各个模块按照设计要求连接到STM32芯片上，并进行相应的电源供给和信号连接设置。
2. 软件开发：针对系统设计的软件部分进行开发，包括系统初始化、环境感知、定位算法、导航信息处理等模块的编写。
3. 调试和测试：将软件部分烧录到STM32芯片上，并进行系统的调试和测试，检测系统的功能和性能是否符合设计要求。
四、系统优化在系统实现的过程中，还可以对系统进行一定的优化，以提高系统的性能和稳定性。
例如可以通过优化定位算法，提高盲人的定位精度；优化语音提示模块的语音库，提高语音提示的清晰度和准确度；优化电池管理模块，延长系统的使用时间等。
五、系统应用基于STM32的盲人导航系统可以应用于盲人的日常生活中，帮助他们更加方便、快捷地进行出行。
浅析一种基于STM32智能导盲拐杖
DOI:10.19551/ki.issn1672-9129.2021.10.028浅析一种基于STM32智能导盲拐杖钟㊀典(西华师范大学㊀四川㊀南充㊀637009)本文系西华师范大学2020年省级创新创业训练计划项目 Blind's Dawn盲人智能指引手杖 的阶段性成果㊂项目编号:S202010638095摘要:针对当前市场存在的结构简单㊁智能化程度低导盲拐杖市场㊂本文以STM32为主控芯片,设计了一种新型智能盲板,解决了盲人出行不便的许多问题㊂智能导盲拐杖能够实时获取盲人行走时的定位信息,利用超声波系统检测盲人周围的障碍物信息㊂当盲人行走时,可以通过声光报警提醒路人㊂盲人的位置信息可以通过GPS调用百度地图获取,位置信息和障碍物信息可以通过语音模块播放㊂通过实际应用,可以给盲人带来更好的方便,使用简单,成本低廉㊂关键词:STM32微处理器;GPS定位;智能拐杖;安全方便中图分类号:TH789㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1672-9129(2021)10-0029-01㊀㊀1㊀智能导盲拐杖的总体设计基于STM32处理器的盲人导盲拐杖是专为盲人设计的,旨在为盲人出行提供方便,为盲人创造一个更安全的出行环境㊂它是通过应用STM32控制㊁超声波测距㊁测角㊁GPS 定位等技术实现的㊂STM32控制主控制电路,超声波模块可在盲人行走时随时检测前方是否有障碍物,并通过声音提示提醒盲人㊂当盲人摔倒时,报警模块会迅速鸣响提醒监护人㊂GPS定位为监护人寻找盲人提供了良好的条件,也为盲人提供了很多便利㊂2㊀系统硬件设计智能手杖主要由手杖结构和硬件电路组成㊂导盲手杖具有中空㊁重量轻㊁简单方便等优点,硬件电路包括主控制电路和各功能模块㊂2.1STM32主控模块㊂系统采用STM32作为主控制电路㊂STM32的主控模块不仅实现了系统的控制功能,还具有存储盲人行走轨迹的功能㊂STM32控制器具有频率高㊁处理能力强㊁能耗低㊁成本低等特点㊂它是一种高性价比的嵌入式处理器㊂该系统采用单片机作为主控芯片,实现了动态功耗与处理性能的最佳平衡,并存储了盲人行走的跟踪数据㊂2.2避障模块㊂避障模块由一个超声波距离传感器和三个红外避障传感器组成㊂超声波测距传感器安装在拐杖顶部,用于探测前方的障碍物㊂安装在拐杖底部的三个红外避障传感器,用于探测用脚向前行走范围内的障碍物,以避免碰撞㊂超声避障具有测量方法简单㊁实施方便㊁成本低㊁覆盖范围广等优点㊂超声避障模块的原理与雷达测量非常相似,STM32主控电路发送40KHz脉冲信号㊂信号由超声波发射器发射,经超声换能器处理后转换为超声波信号㊂超声波在空气中传播㊂当前方检测到障碍物时,超声波测量的距离被发送到语音模块,提醒盲人成功避开障碍物㊂2.3GPS定位模块㊂GPS技术从根本上解决了定位问题㊂卫星不断地发送它的参数和时间信息㊂在接收到信息之后,用户计算接收机的三维位置㊁方向㊁速度和时间信息㊂在GPS模块的设计中,考虑到定位精度,加装传感器模块㊂具有覆盖范围广㊁设计紧凑㊁安装方便等优点㊂该模块由主机㊁接收机和电源组成㊂电源模块主要与STM32主处理器相连,通过STM32主处理器可以正常使用GPS模块㊂接收机主要接收经纬度信息,并将数据发送给上位机㊂导盲拐杖的准确位置由接收到的经纬度信息决定㊂2.4角度测量防摔模块㊂测角防摔模块,内置惯性测量单元,包括三轴陀螺仪和三轴加速度计,测角用角度传感器㊂它具有输出精度高㊁功耗低㊁可靠性高㊁输出角度值更准确等优点,大大简化了传感器的结构㊂盲人走路时,地面不平,导致他倾斜或摔倒㊂通过监测与水平面的夹角,来判断盲人是否摔倒㊂当倾斜极限接近极限状态时,GPS定位系统工作,并通过GSM模块将位置信息发送到监护人的手机上㊂2.5语音提示模块㊂考虑到产品的对象是盲人,本设计增加了语音提示模块和语音时间广播功能,主要用于盲人的语音提醒㊂语音模块和超声波测距模块相结合,随时提醒盲人前方障碍物㊂因为盲人时间观念较差,所以它被设计成有一个固定的广播时间㊂STM32主控制器的串行接口与语音芯片进行通信,并向其发送控制命令㊂语音芯片对接收到的控制命令进行合成并输出语音芯片信号㊂2.6GSM模块和紧急按钮㊂该系统模块可以很容易地控制命令进行调整㊂具有体积小㊁功能强大等优点㊂绑定在上面的手机号码和监护人的手机不仅可以发短信,还可以打电话,这样监护人就可以得到盲人的地理位置信息㊂当盲人遇到紧急情况,按下紧急按钮,向监护人的手机发送短信㊂根据预设信息,监护人可以前往盲人所在地进行救援㊂2.7电源模块㊂电源模块主要为整个工作系统提供电源,使其正常工作㊂在电源模块的设计中,由于GPS的高功耗,不仅要考虑节能,还要考虑功耗,因此采用可充电锂电池作为电源㊂3㊀系统软件功能设计系统初始化主要完成STM32端口㊁语音模块㊁GPS定位模块㊁CSM模块的初始化,使其处于待机状态㊂首先,语音提示分别设置为2m㊁1m和0.5m㊂红外模块主要检测提升过程中脚部前方的障碍物,防止盲人绊倒㊂GPS定位子程序可以随时定位盲人的位置信息,并将其存储在SD卡上进行返回导航㊂返回导航子程序根据盲人记录的行走路径和当前行走轨迹决定是否返回到原来的路径㊂当盲人在紧急情况下需要向监护人求助时,按下紧急按钮,紧急求助子程序会根据预设信息向监护人手机发送短信㊂盲人位置查询子程序接收到监护人发送给拐杖的信息后,将当前的位置信息以短信的形式发送到监护人的手机上㊂4㊀结束语本设计是一个基于STM32单片机的智能导盲拐杖系统㊂系统具有实时环境检测和语音提示功能㊂经实践应用表明,该设计操作简单,性能稳定,能够保证盲人的出行安全㊂随着研究的不断深入,智能导盲手杖可以嵌入更多的健康指标监测功能,如体温㊁运动量㊁血压等,具有较高的市场应用价值㊂参考文献:[1]姜瑾.具有定位导航和障碍规避功能的电子盲杖的设计[D].南京:北方工业大学,2016.[2]沈燕,高晓蓉,孙增友,等.基于单片机的超声波测距仪设计[J].现代电子技术,2018,35(7):126-129. [3]廖庆洪,胡婉如,曾维鋆,等.基于GPS技术与智能避障的导盲拐杖研究[J].电子技术,2017,45(11). [4]张志永,张庆辉.基于STM32的多功能智能导盲系统设计研究[J].数字技术与应用,2018(10):157-158.㊃92㊃。
基于STM32的盲人导航系统设计
基于STM32的盲人导航系统设计
盲人导航系统是一种通过声音或触觉等方式向盲人提供导航指引的设备。
本文将介绍
一种基于STM32的盲人导航系统设计。
该系统主要由STM32 微控制器、声音输出模块、触觉反馈模块以及外部传感器组成。
系统使用外部传感器（如超声波传感器或红外传感器）来检测盲人周围的障碍物。
传
感器将检测到的距离信息传输到STM32微控制器。
接下来，STM32微控制器会根据传感器的数据判断盲人行进的方向和当前位置，并计
算出最佳的路线。
STM32微控制器通过声音输出模块将导航指令以声音的形式传达给盲人。
左转时会发出左转的声音提示，右转时会发出右转的声音提示。
系统还配备了触觉反馈模块，可以通过振动或触觉来提供导航指引。
当盲人需要转弯
或有其他特殊情况时，触觉模块会向盲人发送相应的反馈信号，帮助盲人正确地行走。
整个系统的设计目标是简单、可靠且易于操作。
STM32 微控制器作为系统的核心控制
单元，具有良好的性能和稳定性。
声音输出模块和触觉反馈模块提供了多种导航指引方式，适应不同盲人的需求。
外部传感器用于检测盲人周围的环境，以确保盲人的安全。
通过合
理的设计和优化，可以提高盲人的行走能力和生活质量。
基于STM32的盲人导航系统设计能够有效地帮助盲人进行导航，并提供声音和触觉等
多种导航指引方式。
这种设计具有简单、可靠和易于操作的特点，为盲人提供更好的生活
体验。
基于STM32微处理器及GPS的智能导盲手杖的设计
图１为 砹 汁系 统 ｎ１ 体框 ，智 能 百 杖 ｛ 也 Ｊ １、部 分 ， ｔ 【ｘ－…ＳＴＭ３２， 机控 制 ，检 测模 块 作 为手 杖的 “叭 ” 要 为超 声波 模 块 ， ｊｃ·ＩＪ包 有 超 声波 发射 器 、超 声波 接收 ＝｛｝；、 比例 放大 电路 等 来 收集 信 Ｉ 从而 充 当 了盲杖 的眼 睛 。检 测 改 迎 过 埘 障 碍物 分 析将 他 控 制 区 ，同 时ＧＰＳ￣［１无线 模 块将 竹 、通 过 无 线 传输 他递 制 ．迎 过设 计 的语 提 ｌ ，Ｊ÷模 块可 对 障 物 ｆｌｌ位 置 信 息传送 个于卡史他川
本设计选用的是Ａ７ ＧＳＭ ＧＰＲＳ ＧＰＳ模块二 合 一模块，Ａ７中的ＧＳＭ 模 块足 ·个支持 【１１义矩 信息的工业 级ＧＳＭ模块 ， ” 以传输 语 和数据 信 号，支持Ｔｅｘｔ＠ＩＰＤＵ格』℃的ＳＭＳ，其 数据接 口通 过ＡＴ命令实现双向传 输 指令和数 ，可选波特 率为 ３００ｂｐｓ￣１１５ｋｂｐｓ。该系统波特 牢设置为 ｌ９．２ ｋｂｐｓ，短信模式采ｊ￣］ＰＤＵ模 式。Ａ７模块 的原理 如 陶４所 示。 ２．５ 语 音模 源自 电 子 世 界 ·１５１·
ＥＬＥＣＴＲＯＮｌＣＳ Ｗ ＯＲＬＤ · ： 嬲
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图４ Ａ７模 块 原 理 图
３．结 语
本文 介绍 一种琏 于 恭 于ＳＴＭ３２微处 理 器及 ＧＰＳ的智 能 导盲 手 杖 的设 ，该 于 杖 包 括 Ｊ，超 声 波及 红 外 检测 功 能 ， 同 时 具 有精 确 的 ＧＰＳ定位 和 无线 传输 功 能 ，在 智 能 导航 以及 智 能 定位 方 面具 有 广 阔 的市场 前 景 ，可谓 众 多盲 人的 生 活提 供更 多 的便 利 。
基于STM32的智能盲人拐杖设计
0 引言
目前中国是全世界言人最多的国家，大 概 有 1400万
左 右 ，加上每年新增的大约4 5 万 言 人 和 135万低视力人，
这个弱势群体还在不断壮大112]。由于他们具有生理上的缺
陷 ，给他们的生活和工作等方面带来诸多不便，使他们只
能在熟悉的很小的场合内进行活动，而且他们必需借助其
他工具才能活动134]。然而目前只有极少数有能力通过导言
摘要：针对目前盲人出行容易碰撞受伤和走丟等问题，设计了一种基于STM3 2 的智能盲人拐杖。采用超声波、红外传感器和语
音模块组成语音避障以避免盲人碰撞，同时使用GPS模块实时定位和记录盲人行走轨迹，并通过语音导航使盲人能原路返回以避免
走丟，以及当出现突发情况通知监护人或监护人查看盲人位置时，通 过 GSM模块把盲人地理位置信息以短信方式发送监护人手机以
effectiveness of the intelligent crutch design scheme.
关键词：3丁姑32;超声波;语音；^ 3 ; ^ 姑
Key words:STM32；utrasonic；voice；GPS；GSM
基于STM32单片机的多功能智能盲人拐杖设计
基于 STM32 单片机的多功能智能盲人拐杖设计摘要：针对盲人出行安全问题，设计一款解决盲人出行困难的智能拐杖。
本设计以 STM32 单片机为控制核心，结合当前先进且较为成熟的信号处理算法、传感器技术、无线通信技术，通过超声波模块进行广角测障利用语音播报模块报警，引导盲人及时规避障碍物。
同时采用 MPU6050 水平检测模块监测拐杖与地面的倾角，在出现突发情况时，不仅可以通过语音模块识别求救，还可以用短信的方式将GPS的实时定位位置发送给监护人。
此外，采用OPENMV 4进行机器视觉图像分析，使拐杖能对外界变动的信息做出应答，为盲人通过路况复杂的红绿灯路口提供保障。
现测试结果表明，整个系统性能稳定，灵敏度较高，操作方便，且功能易于扩展，能满足盲人出行的多方面需求。
关键词：盲人拐杖；红绿灯识别；超声波测距；跌倒报警项目名称：“无忧出行”智能盲人手杖装置设计，项目编号：202010214020，国家级大学生创新训练项目1概述针对盲人出行安全问题，现有的辅助盲人出行工具性能单一且无法普及，设计智能盲人手杖可以帮助更多盲人实现安全出行。
随着信息化社会的飞速发展，在基本满足了大众的物质需求后，人们也更加关注社会残障群体。
相比于正常人，残障人士的生活有诸多的不便，更需要社会对他们的理解与关注。
针对盲人出行安全问题，现有的辅助盲人出行工具性能单一且无法普及，设计了一款基于STM32单片机控制的集超声波测障、语音播报、红绿灯识别、短信报警、GPS定位等功能于一体的智能拐杖系统, 能够实时监测周边情况, 保护老人安全出行。
2系统总体设计单片机实时监控测距模块传送来的信号，对信号处理后，进行避障决策判断。
当检测到障碍物时，手杖自动报警（语音和机械振动双重模式）提示盲人避障。
同时，用图像分析技术识别并筛选外界信息，构造合理的内部控制逻辑，组建红绿灯决策功能，另外，还有一键求助和黑夜防撞等特色功能，进一步提高盲人出行安全系数。
基于STM32多功能智能手杖系统设计
基于STM32多功能智能手杖系统设计随着我国经济的发展，越来越多的人过上了幸福的小康生活，然而，我国人口老龄化趋势愈发严重，局部地区甚至呈现人口负增长的趋势。
为保证老年人出行安全，出现意外能及时求助，通过分析远程定位系统，根据卫星定位的快速和准确性，设计了以STM32为核心处理器与传感器有机结合，实现单片机的实时控制及数据处理功能使老人的安全得到保障。
标签：STM32；老人；安全；出行1背景2000年，中国第五次人口普查结果显示，中国60岁以上人群比例已达11.21%。
2001年，65岁以上人群比例也将达到7%。
也就是说，在本世纪初中国一进入老龄化社会。
随着人们的生活水平的提高，健康观念的深入，老年人在满足自身需求后，有不断提出更高层次的休闲娱乐的要求，由于肢体运动机能的老化、认知能力下降等各方面因素，限制了老年人的活动空间和活动范围。
老年人辅助工具成为老年人生活的必备产品。
拐棍能作为助步器帮助老人行走，拐棍还能作为有视力障碍的老人的眼睛为他们的日常生活保驾护航。
因此，在当今社会，拐棍对老人的重要性不可小觑。
2智能拐杖的基本組成智能拐杖控制系统由STM32单片机、传感器、GPS定位模块、GSM模块等组成，其中以STM32为核心实现控制，从而确保老人安全。
当脉搏传感器被触发时，将信号传递给单片机，单片机发出报警信号，并通过GSM模块给手机用户发出警示信息。
除此之外，老人独自出行，若离开设定的区域也会给手机用户发送信息，遇到各种问题也可以通过求助按键给监护人发送信息，以足够保证老年人人身财产安全。
3主要功能介绍手杖主要是基于STM32芯片，结合硬件电路，以轻便简洁为核心，设计一款满足老年人出行，安全，娱乐，锻炼等需求的产品。
GPS定位功能。
有些老年人由于记性差，或遇到什么危险，迟迟不归，而家人却不知踪向，这时可以通过GPS定位系统立马找到，让老年人安全更加有保障。
SOS自动报警功能。
当老年人遇到危险，却不能及时求助时，可让手杖发出求救警告，闪光手动，也可自动，时时刻刻为老年人安全保驾护航。
基于STM32的智能导盲杖的设计
第４３卷第５期２０２０年１０月电子器件ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃｅｓＶｏｌ ４３㊀Ｎｏ ５Ｏｃｔ.２０２０项目来源:北京工业职业技术学院重点科研课题项目(ＢＧＺＹＫＹ２０１８２０Ｚ)ꎻ中国农业大学烟台研究院科研基金项目(ＹＴ２０１８０５)收稿日期:２０２０－０３－２８㊀㊀修改日期:２０２０－０５－１０ＤｅｓｉｇｎｏｆＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＢｌｉｎｄＧｕｉｄｅＳｔｉｃｋＢａｓｅｄｏｎＳＴＭ３２∗ＳＯＮＧＹｕ ｅ１ꎬＬＩＵＹｅｈｕｉ１ꎬＺＨＡＮＧＸｉａｏｙａｎ１ꎬＷＡＮＧＣｈｅｎｇｇｕｏ２∗ꎬＬＩＮＨａｏｎａｎ１(１.ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＢｅｉｊｉｎｇＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＣｏｌｌｅｇｅꎬＢｅｉｊｉｎｇ１０００４２ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＹａｎｔａｉＡｃａｄｅｍｙꎬＣｈｉｎａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＹａｎｔａｉＳｈａｎｄｏｎｇ２６４６７０ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｆａｃｉｌｉｔａｔｅｔｈｅｔｒａｖｅｌｏｆｂｌｉｎｄｐｅｏｐｌｅꎬｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｉｇｎｓａｎｅｗｔｙｐｅｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｂｌｉｎｄｇｕｉｄｅｓｔｉｃｋｂａｓｅｄｏｎＳＴＭ３２ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｂｏａｒｄ.Ｔｈｅｂｌｉｎｄｇｕｉｄｅｓｔｉｃｋｕｓｅｓｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓｅｎｓｏｒꎬｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｏｒａｎｄｗａｔｅｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｅｎｓｏｒｔｏｄｅｔｅｃｔｔｈｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｏｂｓｔａｃｌｅｓꎬａｍｂｉｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｈｕｍｉｄｉｔｙꎬｒｏａｄａｒｅａａｎｄｗａｔｅｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙꎬａｎｄｂｒｏａｄｃａｓｔｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｃｏｎｔｅｎｔｔｏｔｈｅｂｌｉｎｄｂｙｔｈｅｖｏｉｃｅｂｒｏａｄｃａｓｔｍｏｄｕｌｅ.Ｉｔｕｓｅｓｔｈｅｌｕｍｉｎａｎｃｅｓｅｎｓｏｒｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｌｉｇｈｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓꎬａｎｄｔｕｒｎｏｎｔｈｅｌｉｇｈｔａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｌｕｍｉｎａｎｃｅｖａｌｕｅｔｏｒｅｍｉｎｄｏｔｈｅｒｓｔｏａｖｏｉｄｔｈｅｂｌｉｎｄ.Ｔｈｅｂｌｉｎｄｇｕｉｄｅｓｔｉｃｋｈａｓｃｏｍｐｌｅｔｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓꎬｌｏｗｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎꎬｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｕｓｅꎬａｎｄｃａｎｂｒｉｎｇｇｒｅａｔｅｒｃｏｎｖｅｎｉｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｂｌｉｎｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓｅｎｓｏｒꎻＳＴＭ３２ꎻｂｌｉｎｄｇｕｉｄｅｓｔｉｃｋꎻｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｏｒꎻｗａｔｅｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｅｎｓｏｒꎻｌｕｍｉｎａｎｃｅｓｅｎｓｏｒＥＥＡＣＣ:８３８０㊀㊀㊀㊀ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００５－９４９０.２０２０.０５.０４２基于ＳＴＭ３２的智能导盲杖的设计∗宋玉娥１ꎬ刘业辉１ꎬ张小燕１ꎬ王承国２∗ꎬ林豪男１(１.北京工业职业技术学院电气与信息工程学院ꎬ北京１０００４１ꎻ２.中国农业大学烟台研究院ꎬ山东烟台２６４６７０)摘㊀要:为方便盲人出行ꎬ基于ＳＴＭ３２开发板设计了一款新型的智能导盲杖ꎮ该导盲杖利用超声波传感器㊁温度传感器及积水探测传感器分别探测盲人前方障碍物㊁环境温度㊁路面积水情况等信息ꎬ并通过语音播报预警信息反馈给盲人ꎮ利用光照度传感器测量周围光线情况ꎬ根据光照度值自动打开灯光ꎬ提醒他人避让盲人ꎮ该导盲杖功能齐全㊁耗电量低㊁使用方便ꎬ可为盲人的出行带来更大的便利ꎮ关键词:超声波传感器ꎻＳＴＭ３２ꎻ导盲杖ꎻ温度传感器ꎻ积水探测传感器ꎻ光照度传感器中图分类号:ＴＰ２３㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀㊀文章编号:１００５－９４９０(２０２０)０５－１１８０－０５㊀㊀据调查ꎬ目前我国有盲人１７００多万ꎬ是世界上盲人最多的国家ꎬ并且盲人人数每年都在增加ꎮ由于视力问题ꎬ盲人最大的问题是出行难ꎮ目前ꎬ引导盲人行走的方式主要有３种:(１)传统的手杖引导ꎻ(２)盲道引导ꎻ(３)导盲犬引导[１]ꎮ传统的手杖引导通过敲击地面告知盲人前方是否为可行路线ꎬ这种方式无法告知盲人周围障碍物的空间分布和距离ꎻ盲道引导存在一定的局限性ꎬ可能被占用或损坏ꎻ而导盲犬的培训周期长ꎬ成本很高ꎮ目前ꎬ我国盲人出行普遍使用的是简单的传统手杖引导ꎬ但由于缺陷很多已不能满足盲人的出行需求ꎮ部分学者也设计出了智能导盲杖㊁智能手杖[２－５]ꎬ主要利用超声波测距来识别前方的障碍物和进行位置定位ꎮ这类导盲杖能够在一定程度上帮助盲人避让前方障碍物ꎬ但如果是面部的障碍物(如悬空的广告牌㊁倾斜的树木等)则无能为力ꎮ因此ꎬ设计出一款可测量盲人前方上下障碍物距离㊁及时提醒盲人避让障碍物㊁并能适合盲人夜间行走的手杖已迫在眉睫ꎮ１㊀导盲杖的功能设计设计的导盲杖选用ＳＴＭ３２Ｆ系列单片机为微控制器(ＭｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒＵｎｉｔꎬＭＣＵ)ꎬ可实现以下功能:(１)在导盲杖的上部和底部分别设置超声波传感器ꎬ利用超声波测距原理分别测得盲人面部和脚底离障碍物的距离ꎬ并将障碍信息通过语音播报传递给盲人ꎻ(２)在导盲杖上设置温度传感器ꎬ利用温度传感器测量环境温度ꎬ并语音播报给盲人ꎬ为盲人增减第５期宋玉娥ꎬ刘业辉等:基于ＳＴＭ３２的智能导盲杖的设计㊀㊀衣物提供参考ꎮ(３)在导盲杖上设置光照度传感器ꎬ利用光照度传感器测量环境光照强度ꎻ当光照强度小于某个阈值时自动打开导盲杖上的照明ＬＥＤ灯带ꎬ以便引起行人及车辆注意ꎬ进而避让盲人ꎮ(４)在导盲杖底部安装积水探测传感器来检测路面是否有积水ꎬ如果有积水ꎬ则进行蜂鸣器报警ꎬ进而使盲人躲避积水ꎮ在以上各功能的基础上ꎬ得到智能导盲杖的原理结构图如图１所示ꎮ图１㊀智能导盲杖原理结构图２㊀智能导盲杖的硬件设计２.１㊀微处理器在本文设计的导盲杖中ꎬ单片机选择ＳＴＭ３２Ｆ１０３微处理器ꎬ该开发板具有较低的系统功耗㊁可供选择的引脚数目ꎬ价格便宜ꎬ既能满足需要ꎬ又能降低导盲杖成本[６]ꎮ２.２㊀导盲杖杖体设计导盲杖杖体采用轻便的铝合金材质ꎬ分上下两部分ꎬ均采用可伸缩设计ꎬ以适应不同身高的盲人ꎬ展开最大高度为１.８ｍꎬ最小高度为１.２ｍꎬ可适用于２ｍ以内的盲人ꎮ杖体上下两部分用手柄连接ꎬ手柄用于盲人抓握导盲杖ꎬ内嵌微处理器㊁电源模块㊁光强度检测模块㊁温度检测模块㊁语音模块等ꎮ手柄上部３０ｃｍ㊁下部３０ｃｍ杖体不可伸缩ꎬ分别镶嵌红色ＬＥＤ灯带ꎬ光线不足时亮起ꎬ以提醒行人及车辆避让盲人ꎮ杖体中空设计ꎬ内部用杜邦线连接上部的超声波模块㊁下部的超声波模块和积水探测模块ꎬ同时节约成本和减轻整体重量ꎮ由于杖体可伸缩ꎬ故内置连线长度设置为杖体最大高度ꎮ２.３㊀超声波测距模块超声波测距模块选择ＨＹ－ＳＲＦ０５ꎬ用于测量盲人与障碍物之间的距离ꎮ模块具有２ｃｍ~４５０ｃｍ的非接触式距离感测功能ꎬ测距精度可达高到３ｍｍꎮ模块包括超声波发射器㊁接收器与控制电路[７]ꎮ测距时:(１)首先采用ＩＯ口Ｔｒｉｇ触发测距ꎬ给予至少１０μｓ的高电平信号ꎻ(２)模块自动发送８个４０ｋＨｚ的方波ꎬ自动检测是否有信号返回ꎻ(３)有信号返回时ꎬ通过ＩＯ口Ｅｃｈｏ输出一个高电平ꎬ高电平持续的时间即为超声波从发射到返回的时间ꎮ测试距离设为Ｓꎬ高电平时间设为Ｔꎬ声速为３４０ｍ/ｓꎬ则Ｓ＝Ｔ∗３４０/２(１)ＨＹ－ＳＲＦ０５超声波模块及各引脚作用分别如图２㊁表１所示ꎬ需要两个超声波模块ꎬ分别置于导盲杖的底部和顶部ꎬ都可调节高度ꎮ底部的模块根据需要可调至距离最低端１０ｃｍ至７０ｃｍ处ꎬ面部的模块可调节至面部高度ꎬ分别用以检测人的脚部和面部的障碍物ꎮ图２㊀超声波模块实物图表１㊀超声波模块各引脚作用引脚序号英文缩写作用１Ｖｃｃ电源端２Ｔｒｉｇ控制端３Ｅｃｈｏ接收端４ＯＵＴ开关量输出端５ＧＮＤ公共地２.４㊀语音合成模块及功放模块语音合成模块选择一款高性价比的中文语音合成芯片模块ＸＦＳ３０３１ＣＮＰ－ＥＶＢꎮ芯片模块可以通过ＵＡＲＴ接口接收待合成的文本ꎬ把文本合成为语音输出ꎮ导盲杖选择异步串口ＵＡＲＴ接收数据ꎮ芯片模块支持任意中文文本的合成ꎬ可以采用ＧＢ２３１２㊁ＧＢＫ㊁ＢＩＧ５和ＵＮＩＣＯＤＥ四种编码方式ꎬ并支持英文字母的合成ꎬ遇到英文单词时按字母方式发音ꎮ芯片模块具有智能的文本分析算法ꎬ对常见的数值㊁电话号码㊁时间日期㊁度量衡符号等格式的文本ꎬ并能够根据内置的文本匹配规则进行正确的识别和处理ꎮ本１８１１电㊀子㊀器㊀件第４３卷设计采用ＬＭ４９９０组成的功放电路对声音信息进行放大ꎮ整个语音合成系统结构框图如图３所示ꎮ图３㊀ＸＦＳ３０３１ＣＮＰ语音合成系统构成框图２.５㊀温度传感器模块本系统中采用ＤＨＴ１１数字温湿度传感器ꎬ它是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器ꎮ其精度为温度ʃ２ħꎬ温度０~５０ħ[８]ꎮ它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术ꎬ确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性ꎬ超小的体积㊁极低的功耗ꎬ信号传输距离可达２０ｍ以上ꎬ产品为４针单排引脚封装ꎮ电路图如图４所示ꎮ图４㊀ＤＨＴ１１数字温湿度传感器典型电路图２.６㊀光照度采集模块及灯带光照度采集模块采用ＢＨ１７５０光照传感器ꎬ一种用于两线式串行总线接口的数字型光强度传感器集成电路ꎬ采用标准的Ｉ２Ｃ总线传输方式ꎮ利用它的高分辨率可以探测较大范围的光强度变化(１－６５５３５ｌｘ)ꎬ具有接近视觉灵敏度的光谱灵敏度特性ꎬ且对光源依赖性弱[９]ꎮ结构框图如图５所示ꎮ图５㊀ＢＨ１７５０结构框图从结构框图可容易看出ꎬ外部光照被接近人眼反应的高精度光敏二极管ＰＤ探测到后ꎬ通过集成运算放大器将ＰＤ电流转换为ＰＤ电压ꎬ由模数转换器获取１６位数字数据ꎬ然后被逻辑和ＩＣ界面进行数据处理与存储ꎮＯＳＣ为内部的振荡器提供内部逻辑时钟ꎬ通过相应的指令操作即可读取出内部存储的光照数据ꎮ数据传输使用标准的Ｉ２Ｃ总线ꎬ按照时序要求操作起来也非常方便ꎮ灯带采用发红色光的ＬＥＤ灯带ꎬ内嵌于杖体ꎬ杖体挖孔ꎬ露出灯珠ꎬ以便透光ꎮ２.７㊀积水探测传感器模块积水探测传感器模块选择物美价廉的电极式积水探测传感器ꎬ它基于液体导电原理ꎬ用电极探头探测是否有水存在ꎬ一般有两个或者三个探头ꎮ当有水时ꎬ由于液体导电ꎬ探头之间形成通路ꎬ再用控制器转换成开关量输出信号启动报警器ꎮ由于目前很多积水探测模块自带报警器ꎬ故不需微处理器控制ꎬ可供电单独使用ꎮ选择市面上已有的带蜂鸣器报警的积水探测传感器ꎬ将电源线接入电池模块ꎬ设置于导盲杖的底端ꎬ离地面１ｃｍ处ꎮ２.８㊀底部卡轮设计盲人使用普通的导盲杖时ꎬ一般倾斜导盲杖ꎬ并通过敲打地面掌握障碍物信息ꎬ长时间使用会使得手臂酸痛ꎮ倾斜的导盲杖上安装超声波测距模块ꎬ会使得模块发出的波的方向向上倾斜ꎬ不能平行于地面ꎬ这样会导致测距不准ꎮ同时ꎬ为方便盲人使用导盲杖ꎬ可以远距离行走ꎬ本设计将导盲杖底端普通的点触头替换成凹槽卡轮ꎬ其宽度略大于盲道单个突起宽度(轮距６０ｍｍ)ꎬ见图６ꎮ使用时盲人手推导盲杖ꎬ使导盲杖垂直于地面从而达到能够在盲道上大体沿直线行走ꎬ轻便省力ꎬ不用刻意维持方向ꎬ防止走偏[１０]ꎮ图６㊀导盲杖卡轮２.９㊀电源模块导盲杖采用９Ｖ的可充电电池供电ꎬ以节约成本ꎮ同时ꎬ通过电压转换模块把９Ｖ电压转换成各模块和传感器需要的５.０Ｖ或３.３Ｖ电压ꎮ由于不需要随时检测环境温度㊁光照度和路面积水情况ꎬ在向温度传感器㊁光照度传感器㊁ＬＥＤ灯带㊁积水探测传感器等模块供电时ꎬ分别设置按键开关ꎬ控制各模块电源的通断ꎮ如在想要检测环境温度时ꎬ就可以按下电源ꎬ给温度传感器供电ꎬ在程序控制下即可进行温度检测ꎮ２８１１第５期宋玉娥ꎬ刘业辉等:基于ＳＴＭ３２的智能导盲杖的设计㊀㊀３㊀软件设计软件设计采用Ｋｅｉｌ５软件开发工具ꎬ使用Ｃ语言编写程序ꎮＫｅｉｌ提供了包括Ｃ编译器㊁宏汇编㊁链接器㊁库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案ꎬ通过一个集成开发环境(ｕＶｉｓｉｏｎ)将这些部分组合在一起ꎬ生成的目标代码效率非常之高ꎬ多数语句生成的汇编代码很紧凑ꎬ容易理解[１１]ꎮ软件设计主要包括主程序㊁超声波测距子程序㊁光照度采集子程序㊁温度采集子程序及语音播报子程序组成ꎮ当面部超声波测量障碍物距离小于等于１.５ｍ时ꎬ语音播报 请注意ꎬ面部有障碍物 ꎻ当底部超声波测量障碍物距离小于等于１.５ｍ时ꎬ语音播报 请注意ꎬ底部有障碍物 ꎻ当按下温度传感器的电源开关后ꎬ温度传感器测量温度ꎬ语音播报测得的实时温度ꎬ之后可关掉温度传感器的开关ꎬ不再测温ꎮ白天时光线一般比较充足ꎬ可以选择关闭光照度传感器的电源开关ꎻ晚上或阴天光线不足时ꎬ打开光照度传感器的电源开关ꎬ测量环境光照度ꎬ当光照度小于等于３０ｌｘ(路灯照度标准)时[１２]ꎬ杖体上的ＬＥＤ灯带亮起ꎬ提醒行人及车辆及时避让盲人ꎮ在所有模块电源都打开的情况下ꎬ整个设计程序执行一次的流程图如图７所示ꎮ图７㊀系统的软件程序流程图４㊀测试结果及结论本设计经过电路实现后(见图８)ꎬ进行了相应的模拟实验ꎬ选择两边都有教室的走廊为实验场地ꎬ测试者手持木板充当障碍物ꎮ试验者蒙住眼睛手持导盲杖向前走ꎬ导盲杖在距离前方面部障碍物和底部障碍物小于等于１.５ｍ的时候发出相应的语音警告ꎮ测试者关闭两侧的教室门和走廊灯源ꎬ光线比较弱ꎬ当光强度值小于３０ｌｘ的时候ＬＥＤ灯带亮起ꎬ路人很容易看到了盲人并避让ꎮ试验者按下温度传感器电源ꎬ语音播报了现场的环境温度ꎬ关闭温度传感器电源ꎬ不再播报ꎮ在地面洒上水后ꎬ水少不报警ꎬ有１ｃｍ的积水后报警ꎮ图８㊀导盲杖简易图３８１１电㊀子㊀器㊀件第４３卷㊀㊀模拟实验验证了导盲杖的实用性和可操作性ꎬ证明该导盲杖可有效引导盲人避开上下障碍物ꎬ提醒行人及车辆避让盲人ꎬ检测温度及路面积水情况ꎬ大大方便了盲人的出行ꎮ参考文献:[１]㊀毛达许ꎬ程海玉.基于超声波的盲人导盲系统的设计[Ｊ].科技世界ꎬ２０１５ꎬ１８:１３１.[２]孙二杰ꎬ汪东军ꎬ石震ꎬ等.超声波智能导盲杖的设计[Ｊ].计算机系统应用ꎬ２０１５ꎬ８:２７３－２７６.[３]张仁朝ꎬ王高原ꎬ罗政杰.基于单片机控制的智能导盲杖设计[Ｊ].电子制作ꎬ２０１９ꎬ２１:３１－３３.[４]张昂ꎬ黄立勤.基于机器视觉的导盲杖辅助识别系统设计[Ｊ].贵州大学学报(自然科学版)ꎬ２０１９ꎬ３６(６):６３－６７.[５]赵志杰ꎬ何赫ꎬ王延文ꎬ等.多功能北斗智能手杖的研究与设计[Ｊ].电子器件ꎬ２０１８ꎬ４１(６):１６２２－１６２６.[６]缪燕.基于ＳＴＭ３２Ｆ１０３的噪声频谱分析仪软件系统设计实现[Ｄ].长沙:湖南大学ꎬ２０１３.[７]陈骏.基于超声波测距与控制的运动实验平台研发[Ｄ].南京:南京邮电大学ꎬ２０１７.[８]韩丹翱ꎬ王菲.ＤＨＴ１１数字式温湿度传感器的应用性研究[Ｊ].电子设计工程ꎬ２０１３ꎬ２１(１３):８３－８５ꎬ８８.[９]王伟ꎬ施六林ꎬ王斌.基于单片机的桑蚕养殖智能实时监控系统设计[Ｊ].中国农机化学报ꎬ２０１７ꎬ３８(０４):１０９－１１２.[１０]王飞ꎬ杜向阳.基于ｋｅｉｌ软件的一体化螺丝刀控制器设计[Ｊ].软件ꎬ２０１９ꎬ４０(９):７６－８０.[１１]张靖雪ꎬ许泽天ꎬ胡沛.智能便携导盲杖设计[Ｊ].科技风ꎬ２０１７ꎬ２０１７(１２):１－２.[１２]ＣＪＪ４５ ２０１５.城市道路照明设计标准[Ｓ].北京:中国建筑工业出版社ꎬ２０１５.宋玉娥(１９８１ )ꎬ女ꎬ汉族ꎬ山东曹县人ꎬ北京工业职业技术学院ꎬ博士ꎬ副教授ꎬ主要研究方向为分数阶傅里叶变换㊁线性正则变换基础理论及其在雷达信号处理领域中的应用ꎬａｅａｅａｅ６２３＠１６３.ｃｏｍꎻ王承国(１９８１ )ꎬ男ꎬ通讯作者ꎬ汉族ꎬ山东烟台人ꎬ中国农业大学烟台研究院ꎬ博士ꎬ副教授ꎬ主要研究方向为智能控制与农业信息化技术ꎬｗａｎｇｃｇ＠１２６.ｃｏｍꎮ４８１１。
基于STM32的盲人导航系统设计
基于STM32的盲人导航系统设计随着科技的不断发展，智能设备在我们的生活中扮演着越来越重要的角色，尤其是对于一些特殊人群来说，智能设备更是带来了很多便利和帮助。
盲人是一个特殊的群体，由于无法看到周围的环境，盲人在出行时面临许多困难和挑战。
为了帮助盲人更好地行走和出行，人们设计了许多盲人导航系统。
在本文中，将介绍一种基于STM32的盲人导航系统的设计方案，并探讨其在实际应用中的意义和作用。
一、系统设计方案1. 系统概述盲人导航系统是一种帮助盲人出行的辅助设备，通过声音、振动或者语音提示的方式，为盲人提供导航和定位的功能。
本设计将采用STM32单片机作为系统的主控芯片，利用其强大的计算和控制能力，结合GPS模块、声音模块和振动模块，实现对盲人的导航和辅助功能。
2. 系统组成本系统主要由STM32单片机、GPS定位模块、声音提示模块和振动传感器模块组成。
STM32单片机用于控制系统的整体运行和逻辑控制，GPS模块用于获取盲人当前的位置信息，声音提示模块用于向盲人播放导航信息，振动传感器模块用于向盲人发送震动信号，以提醒盲人注意。
3. 系统原理整个系统的工作原理是通过GPS模块获取盲人当前的位置信息，然后将这些信息通过STM32单片机进行处理和计算，最终得出盲人需要行走的路线和方向。
系统会根据盲人的当前位置和目的地，提供声音提示或者振动信号，引导盲人前进，最终到达目的地。
二、系统实现1. 硬件设计在硬件设计方面，本系统将采用STM32F103C8T6单片机作为主控芯片，该单片机具有较强的计算和控制能力，以及丰富的外设接口，非常适合本系统的应用。
GPS模块采用常见的SIM808模块，该模块具有较高的定位精度和稳定性，能够满足盲人导航系统的需求。
声音提示模块采用常见的语音模块，能够实现对盲人的声音导航。
振动传感器模块采用常见的震动马达，能够向盲人发送震动信号。
在软件设计方面，本系统将采用C语言作为主要的编程语言，利用STM32的开发工具进行程序的编写和调试。
基于stm32的多功能盲人拐杖设计
• 147•以单片机STM32为核心研发一种多功能盲人拐杖。
拐杖通过摄像头模块拍摄盲人道，查看盲人道路况并通过语音模块提醒盲人；通过角度传感器、地理位置信息获取模块与通信模块等相互配合检测盲人是否摔倒。
若盲人摔倒，则自动向家属手机客户端发送盲人所处的地理位置信息，并且拐杖通过语音模块发出求救声以求助于路人。
我国是全世界盲人最多的国家，约有650万人，占全球盲人总数量的18%。
多数情况下，盲人出行要依靠导盲犬或拐杖，使用导盲犬经济成本较高，而当前市面上的拐杖处于功能较为单一，所以在盲人拐杖功能这一部分还有较大完善的空间。
本文基于STM32设计一款多功能盲人拐杖，提高盲人外出的安全性。
图1 智能拐杖硬件框图图2 多功能盲人拐杖实物图1.硬件设计图1给出了多功能盲人拐杖的硬件框图。
该拐杖以单片机STM32芯片为主控核心，MPU6050负责检测拐杖与水平面夹角，以判断盲人是否摔倒，并且将采集的倾斜度数发送至单片机，进而控制SG90舵机转动，控制摄像头保持在一定的拍摄角度； ATK1218-BD 模块通过串口将采集到的经纬度返回至单片机，再由单片机通过串口发送至SIM900A 通信电路；OpenMV 摄像头拍摄路面盲人道状况，通过串口将信息发送至单片机；单片机处理后控制语言播放电路，播放求救警报声以及盲人道路况提醒语音。
整个盲人拐杖由18650电池供电，单片机通过震动继电器开关控制电源供电。
多功能盲人拐杖实物图如图2所示。
1.1 识别盲人道路况由于盲人道有特定纹理形状，故可通过图像识别特征方法来识别。
本设计采用OpenMV 摄像头实现图像识别功能。
1）利用自适应直方图均衡化进行图像预处理环境光线对图像识别影响较大，增强图像对比度可一定程度改善图像识别率。
采用自适应直方图均衡化，将图像分割成区域，通过计算图像的局部直方图，重新分布亮度来改变图像对比度。
2）利用归一化积相关算法模板匹配识别盲人道砖块纹理归一化积相关算法是一种基于统计学计算两组样本数据相关性的算法，其取值范围在[−1,1]之间。
基于STM32的多功能新型智能导盲杖设计
基于STM32的多功能新型智能导盲杖设计李凤桐 顾雅青 李聪(山东华宇工学院 山东德州 253034)摘要：目前，我国盲人数量将近2 000万人，这一群体中的多数人的出行引导方式依靠导盲杖，但是传统的导盲杖无法检测上方障碍物、不能夜间使用，也不能检测路面的积水情况，给使用者带来很大不便。
针对传统导盲杖的不足，提出一种基于STM32的多功能智能导盲杖设计方案，以STM32F1032单片机作为微处理器，使用多种传感器来检测路面障碍、积水等情况，并利用语音播报提醒使用者。
该导盲杖的材质轻便，使用简单，而且功能较多，能大大提高盲人出行的安全性和便捷性。
关键词：智能导盲杖 STM32处理器 传感器 设计中图分类号：TB472文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2023)13-0088-04 Design of New Multi-functional Intelligent Blind Sticks Based onSTM32LI Fengtong GU Yaqing LI Cong(Shandong Huayu University of Technology, Dezhou, Shandong Province, 253034 China) Abstract: At present, there are nearly twenty million blind people in China, and most of them rely on guide sticks to guide them when they travel. However, traditional guide sticks can not detect the obstacles above, not be used at night, and also not detect the water situation on the road, which brings users great inconvenience. Aiming at the deficiencies of traditional guide sticks, this paper puts forward a design scheme of multi-functional intelligent guide stick based on STM32, which uses the STM32F1032 SCM as the microprocessor, uses many kinds of sensors to de‐tect road obstacles, water and other conditions, and uses language broadcast to remind users. The guide stick is lightweighting and easy to use and has many functions, and it can greatly improve the safety and convenience of blind people' travel.Key Words: Intelligent guide staff; STM32 processor; Sensor; Design目前，我国有1 700万盲人，占全球盲人数量的18%。
基于STM32的盲人导航系统设计
基于STM32的盲人导航系统设计随着科技的进步，越来越多的智能设备和系统被应用到日常生活中，为残障人士提供更多便利和帮助。
盲人导航系统作为其中之一，受到了越来越多的关注。
本文将介绍一种基于STM32的盲人导航系统的设计方案。
一、系统功能需求1. 定位功能：通过GPS和地图信息定位盲人当前的位置。
2. 路线规划：根据盲人目的地和当前位置，规划最优的行进路线。
3. 实时导航：根据行进路线提供实时的导航指引，包括语音提示和震动提示。
4. 障碍物检测：通过传感器检测周围的障碍物，提供警告和避障提示。
二、系统硬件设计1. 主控芯片：采用STM32系列微控制器作为主控芯片，具有较高的性能和稳定性。
2. 定位模块：使用GPS模块获取盲人当前的位置信息。
3. 传感器：选用超声波传感器、红外传感器等用于障碍物检测。
4. 语音提示模块：用于提供实时的语音导航指引。
5. 震动提示模块：通过震动装置进行导航提示，使盲人能够在不影响安全的情况下获取导航信息。
四、系统实现与测试1. 硬件组装：将主控芯片、定位模块、传感器、语音提示模块和震动提示模块进行硬件连接和固定。
2. 软件编程：采用STM32开发环境进行软件的开发与调试，实现系统功能需求。
3. 测试验证：对系统进行功能验证和实际使用测试，通过模拟盲人使用场景进行系统性能测试。
五、系统优化与改进1. 节能优化：针对电源管理，通过软件优化和硬件设计优化，降低系统功耗，延长电池寿命。
2. 导航算法优化：对路线规划算法和障碍物检测算法进行优化，提高系统导航的准确性和灵活性。
3. 用户体验优化：在使用测试的基础上，收集用户反馈意见，进行界面优化和功能改进，提高系统的易用性和用户体验。
六、总结基于STM32的盲人导航系统设计，通过对硬件和软件进行整合和优化，实现了对盲人的定位、路线规划、实时导航和障碍物检测等功能需求。
在未来的发展中，可以继续改进和优化，使盲人导航系统更加智能化、便捷化和普及化，为盲人提供更多的帮助和支持。
基于单片机的智能盲人手杖 (修改)
利用超声波传感器实现测距功能：探测前方障碍物距离，并将数据传输给单片机进行处理
利用语音合成芯片实现语音提示功能：为用户提供方向、距离等信息
通过 GPS 模块实现定位功能：将手杖位置信息传输给手机APP，方便用户了解行进路线
采用红外传感器实现避障功能：当探测到前方有障碍物时，通过单片机控制手杖自动转向避让
基于stm32单片机的智能盲人手杖
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项目背景
技术方案
软件设计
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项目目标
硬件设计
项目成果
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目录
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项目背景
项目背景
随着科技的发展，人类生活的智能化越来越普遍
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然而，传统的盲人手杖功能较为单一，无法满足日益多样化的需求
对于视障人群，他们需要依靠手杖来探测周围环境
因此，开发一款基于 STM32 单片机的智能盲人手杖，可以为视障人群提供更全面、更安全的服务
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项目目标
项目目标
开发一款基于 STM32 单片机的智能盲人手杖
实现超声波测距、红外避障、GPS定位、语音提示等功能
通过蓝牙技术将手杖与手机进行连接：实现远程控制
优化产品设计：确保其性能稳定、成本低廉、易于操作
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技术方案
技术方案
选择 STM32F4 系列单片机作为主控制器：其具有高性能、低功耗、丰富外设等特点
电源模块：采用锂电池供电，同时加入电源管理芯片，确保系统稳定运行
外壳设计：采用轻便、坚固的材料制作手杖外壳，确保产品实用性和耐用性
01
软件设计
软件设计
使用 C 语言编写程序：实现各个功能模块的驱动和控制
基于STM32的盲人导航系统设计
基于STM32的盲人导航系统设计盲人导航系统是一种帮助视障人士进行室内和室外定位、导航并提供周边环境信息的系统。
本文将基于STM32单片机设计一种盲人导航系统，并介绍其设计原理和功能。
盲人导航系统主要由硬件和软件两部分组成。
硬件包括STM32单片机、传感器、显示器、蜂鸣器等；软件主要包括定位算法、导航算法和用户界面。
我们需要将系统所处环境的地图信息输入到系统中。
可以通过地图采集仪获取室内地图信息，并通过计算机将地图信息转换为系统可识别的格式。
然后，通过传感器获取盲人当前的位置信息。
在室内环境中，可以利用无线定位技术，如蓝牙或超声波定位。
在室外环境中，可以利用GPS定位。
接下来，根据盲人的目的地输入导航信息。
可以通过语音输入或者用户界面输入目的地信息。
系统通过定位算法计算盲人当前位置和目的地之间的最短路径，并通过显示器和语音提示导航信息。
定位算法可以采用Dijkstra算法或A*算法等。
在导航过程中，如果盲人偏离了正确路径，系统会根据实际情况进行重新规划路径，并通过语音提示和振动提示盲人调整方向。
除了提供导航功能外，盲人导航系统还可以提供一些额外的功能。
通过地图数据，系统可以提供周边环境信息，如附近的餐馆、医院等。
系统还可以通过传感器检测盲人周围的障碍物，并通过声音或振动进行警告，以帮助盲人避开障碍物。
基于STM32的盲人导航系统是一种利用硬件和软件协同工作的系统，可以帮助盲人实现室内和室外的定位和导航，并提供周边环境信息。
该系统的设计可以大大提高盲人的生活质量和独立性。
基于STM32的手持式导盲系统设计与实现
本栏目责任编辑：梁书计算机工程应用技术基于STM32的手持式导盲系统设计与实现温俊霞（宁夏工商职业技术学院，宁夏银川750021）摘要：针对越来越多的人受到失明或视力损伤困扰的问题，研究了一种基于超声波测距的手持式导盲系统。
该系统采用STM32F103VET6单片机为控制核心，利用超声波和三轴加速度传感器实现对障碍物距离和角度测量，结合温度补偿提高测距精度，并采用多芯片驱动超声波发射探头的方式，增加波形的稳定性，提高精度。
探测障碍物的位置信息通过语音报警或振动提示传递给导盲者。
通过调试和实验数据测试，该手持式导盲装置定位准确、成本低廉、易于盲人操作和使用，对盲人方便出行和提高生活质量有着重要的社会现实意义。
关键词：STM32F103VET6单片机；超声波测距；加速度传感器；语音报警；成本低廉中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2020)34-0242-03开放科学（资源服务）标识码（OSID ）:由于先天性眼病的遗传、白内障和后天眼疾，导致越来越多的人受到失明或者视力损伤等眼科疾病的困扰。
失明和视力损伤问题是全球最严重的公共卫生和社会问题之一，而中国在全世界中是盲人最多的国家之一，在2020年我国失明和视力低下人群数量约达5000多万[1]。
现阶段国内外所研究的导盲装置存在着体积大、价格昂贵、操作复杂等缺点[2-6]，不能普遍适用于盲人群体。
因此，设计出一款价格便宜、外形轻巧、使用便捷，同时能够准确探测周围障碍物位置信息并能将相关信息传达给盲人的智能手持式导盲装置，给他们的出行带来很大的方便。
1系统整体设计本文研究系统主要完成障碍物距离和角度感知、语音和震动提示及相应设置等功能。
本系统采用STM32F103VET6单片机为控制核心，由定时器的PWM 功能产生40kHz 波形，当遇到障碍物时发生反射，单片机读取超声波从发射到接收的时间差，并结合温度补偿的方式对超声波传播速度校正，根据时间差测距法测出发射点到目标障碍物之间的距离，并采用三轴加速度传感器检测盲人前上方或前下方障碍物与水平面之间的夹角，防止盲人被前方障碍物撞头或者被绊倒。
基于STM32的盲人导航系统设计
基于STM32的盲人导航系统设计随着城市化进程的不断加速，城市交通变得越来越复杂，其中盲人在行进过程中可能会遇到各种困难，所以盲人导航系统的研究变得越来越重要。
本文将介绍一种基于STM32的盲人导航系统设计，该系统可以帮助盲人更加安全、便捷地行动。
一、系统分析1.1 系统技术方案基于STM32的盲人导航系统是基于GPS卫星进行定位的系统，它利用地球上的卫星信号来确定位置、速度和时间信息。
此外，该系统还具有地理信息、路径规划、语音提示等功能，能够帮助盲人更有效地寻找目的地。
1.2 系统预期效果盲人导航系统的预期效果是帮助盲人更加安全、便捷地行动，减少他们的错误步骤，减少意外事故的发生，提高他们的生活质量。
二、系统模块设计2.1 硬件设计硬件方案包括主控板、输入输出模块、显示模块和GPS模块。
其中，主控板采用STM32系列，输入输出模块使用开关和按键，显示模块采用OLED屏幕，GPS模块采用GPS 接收器和位于天线下方的GPS接收天线。
2.2.1 系统框架设计系统框架设计包括系统初始化、GPS定位、路径规划、语音提示和UI界面等模块。
2.2.2 GPS定位模块GPS定位模块包括卫星信号接收、卫星信号处理、位置计算等步骤，能够准确计算出当前位置的经纬度坐标。
2.2.3 路径规划模块路径规划模块包括地图加载、地图操作、路径选择等步骤，能够根据目的地选择最佳路径和导航方向。
2.2.4 语音提示模块语音提示模块可以根据当前位置和导航方向发出提示语音，比如“目的地在左前方”。
2.2.5 UI界面模块UI界面模块包括显示当前位置、目的地、导航路径、语音提示等信息，并提供操作按钮，如开始导航、停止导航等。
三、系统实现3.1 系统测试经过多次测试，这个系统可以正常工作，并能够实现预期效果。
在实际使用中，它为盲人提供了便捷而又准确的导航服务，这对盲人的生活、工作等方面都产生了积极的影响。
由于硬件和软件的限制，该系统还存在一些不足之处，如GPS信号不稳定、路径规划复杂等问题，这些问题需要在后续的研究中进行优化。
基于STM32的盲人导航系统设计
基于STM32的盲人导航系统设计一、引言盲人是一个特殊的群体，由于视力受限，他们在日常生活中经常面临着诸多困难和挑战。
随着科技的不断发展，盲人导航系统的出现为他们的生活带来了极大的便利。
盲人导航系统是一种通过技术手段帮助盲人在室内和室外环境中准确定位和找到目标地点的设备，它能够帮助盲人更加自主地进行出行和日常活动。
STM32是一种嵌入式微处理器，具有高性能和低功耗的特点，由意法半导体公司推出。
基于STM32的盲人导航系统通过搭载传感器和实时定位技术，可以实现对盲人的具体定位和导航，为盲人提供准确的导航信息，帮助他们更加方便地行走和活动。
本文将基于STM32的盲人导航系统进行设计和开发，首先分析盲人导航系统的需求和功能，然后在STM32平台上完成硬件设计和软件开发，最终搭建一个功能完善的盲人导航系统原型。
二、盲人导航系统需求分析1. 定位功能：盲人导航系统需要能够实时定位盲人的精确位置，包括室内和室外环境的定位。
2. 导航功能：盲人导航系统需要能够根据盲人的目的地，规划最佳的行走路径，并提供语音提示或振动提示，帮助盲人顺利到达目的地。
3. 避障功能：盲人导航系统需要能够检测盲人前方的障碍物并及时提醒盲人避开障碍物。
4. 界面友好：盲人导航系统需要具有简洁易懂的用户界面，并且可以通过语音操作或者振动提示等方式进行交互。
5. 低功耗：盲人导航系统需要具有低功耗的特点，以便延长电池使用时间，为盲人提供更持久的使用效果。
三、盲人导航系统设计与实现1. 硬件设计：基于STM32的盲人导航系统需要搭载相关传感器，如GPS定位模块、超声波传感器等，以实现定位和避障功能。
还需要配备嵌入式语音合成模块和振动模块，以实现语音提示和振动提示功能。
2. 软件开发：盲人导航系统的软件需要完成对定位信息的实时获取和处理，路径规划和导航功能的实现，障碍物检测和避障功能的实现，以及用户交互界面的设计和开发。
3. 系统集成：将硬件设计和软件开发相互集成，搭建完整的盲人导航系统原型，并对其进行测试和优化，以确保系统的功能完善和性能稳定。
基于STM32的盲人导航系统设计
基于STM32的盲人导航系统设计盲人导航系统是一种为视力受损人群设计的辅助设备，能够帮助盲人更便捷地进行室内和室外导航。
近年来，随着物联网和人工智能技术的发展，基于STM32的盲人导航系统得到了越来越多的关注和应用。
本文将重点介绍基于STM32的盲人导航系统设计及其原理。
我们需要了解盲人导航系统的主要功能和需求。
盲人导航系统的核心功能是实时定位和导航，帮助盲人识别周围环境、规划路线和避开障碍物。
基于此，盲人导航系统需要具备以下功能：定位导航、语音提示、障碍物检测和避障、地图更新和路线规划等。
基于STM32的盲人导航系统设计的关键技术包括传感器技术、通信技术、定位算法、声音模块、电源管理等。
传感器技术是盲人导航系统的核心，主要包括距离传感器、气压传感器、红外传感器、触摸传感器等，用于检测盲人周围的环境和障碍物。
通信技术包括蓝牙、WiFi、GPS等，用于与外部设备和系统进行数据交互。
定位算法是盲人导航系统的关键，要能够在不同环境下实现准确的定位和导航。
声音模块是盲人导航系统的输出设备，用于向盲人提供实时的语音提示和导航信息。
电源管理模块是盲人导航系统的基础，要能够满足系统各个模块的能耗需求。
在基于STM32的盲人导航系统设计中，我们首先需要进行系统设计和需求分析。
根据盲人的实际需求和使用场景，确定系统功能和性能需求，包括系统的尺寸和重量、工作时间、定位精度和导航准确性等。
同时需要考虑盲人导航系统的易用性和便携性，设计人性化的用户界面和操作方式，确保盲人能够轻松地使用导航系统。
还需要考虑盲人导航系统的多样化和个性化，满足不同盲人的特殊需求和偏好。
在硬件设计方面，基于STM32的盲人导航系统需要选择合适的传感器和模块，并设计合理的电路和布局。
同时需要考虑系统的能耗管理和供电方式，设计高效的电源管理模块和充电电路，确保系统能够长时间稳定地工作。
在软件设计方面，需要编写嵌入式软件和算法，实现系统的实时定位和导航功能。
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基于STM32微处理器及GPS的智能导盲手杖的设计
智能导盲手杖是一种利用现代技术，在导盲人士行走时提供导航和避
障功能的设备。
本文将介绍基于STM32微处理器及GPS的智能导盲手杖的
设计。
首先，我们选择了STM32微处理器作为智能导盲手杖的核心控制单元。
STM32微处理器具有高性能、低功耗和丰富的外设接口等特点，非常适合
用于本项目。
接下来，我们将在智能导盲手杖上加入一个GPS模块。
GPS模块能够
接收卫星信号并计算出当前位置的经度和纬度信息。
这样就可以通过导航
算法，将导航指令传达给导盲人士。
导盲人士只需按照手杖上的指示前进，就能够准确地到达目的地。
除了GPS模块，我们还会加入一些其他的传感器来完善智能导盲手杖
的功能。
例如，我们可以加入超声波模块来检测前方障碍物的距离，并在
手杖上加入蜂鸣器和振动器来提醒导盲人士。
当手杖接近障碍物时，蜂鸣
器会发出警报声，而振动器则会震动，提醒导盲人士注意。
此外，我们还可以加入一个声纳传感器，用于检测周围环境的声音和
声源的方位。
这样可以帮助导盲人士更好地感知周围环境，进一步提高行
走安全性。
为了提供更好的用户体验，我们还会在手杖上添加一个触摸屏显示模块。
通过触摸屏，导盲人士可以方便地调节手杖的设置，例如导航目的地、语音提示频率等。
最后，为了确保智能导盲手杖的稳定性和耐用性，我们设计了一个简
洁而坚固的手柄结构。
手柄采用防滑材质，能够确保导盲人士在使用手杖
时的牢固握持。
手杖的主体部分则由耐用的材料制成，能够经受住日常使用中的冲击和摩擦。
总结起来，基于STM32微处理器及GPS的智能导盲手杖设计是一种依托现代技术实现导航和避障的设备。
通过使用GPS模块、超声波传感器、声纳传感器和触摸屏等多种技术和传感器，能够提供准确的导航功能和周围环境感知能力，帮助导盲人士安全、便捷地出行。
此外，坚固而简洁的手柄结构也能够提供稳定的使用体验。