多功能盲人智能拐杖的设计
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第 ２４卷 第 ｌ４期
Ｖ０１．２４ Ｎｏ．１４
电子设 计工 程
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
２０１６年 ７月 Ｊｕ１．２０１６
多功能盲人智能拐杖 的设计
贾丹平 ，王 岩 ，王 阳，于 博
（沈 阳工 业 大 学 信 息 科 学 与 工 程 学 院 ，辽 宁 沈 阳 １１０８７０）
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｍ ｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｓｍ ａｒｔ ｃａｒｔｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｂｌｉｎｄ
ＪＩＡ Ｄａｎ—ｐｉｎｇ，Ｗ ＡＮＧ Ｙａｎ，Ｗ ＡＮＧ Ｙａｎｇ，ＹＵ Ｂｏ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１０８７０，Ｃｈｉｎａ）
了传 统 拐杖 的 缺 点 ．而且 使 用 简单 ．能 够 为 盲 人 朋 友 提 供 更 加 便 捷 、安 全 的 出行 方 式 。
关键 词 ：单 片 机 ；测距 ；电子 指 南 ；ＧＳＭ 通 信 ；语 音 播 报
中 图 分 类 号 ：ＴＮ４０９
文 献 标 识 码 ：Ａ
文章 编 号 ：１６７４—６２３６（２０１６）１４—０１３６－０３
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｆａｃｉｌｉｔａｔｅ ｔｈｅ ｗａｌｋ ｏｆ ｔｈｅ ｂｌｉｎｄ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｓｍａｒｔ ｃａｎｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｂｌｉｎｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｔｃ９０ｃ５１６ｒｄ ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ａｎｄ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ａ ｌｓｏ ｃｏｍｐｌｅｔｅｄ．Ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｄｏｐｔｓ ｍｏｄｕｌａｒ ｄｅｓｉｇｎ ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃａｎｅ ｉｓ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｂｙ ｒａｎｇｉｎｇ ｍｏｄｕｌｅ，ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｍｐａｓｓ ｍｏｄｕｌｅ，ｃｌｏｃｋ ｄｉｓｐｌａｙ ｍｏｄｕｌｅ，ＧＳＭ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅ，ｖｏｉｃｅ ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ ｍｏ ｄ ｕｌｅ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｍｏ ｄ ｕｌｅｓ，ａ ｎ ｄ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔ ｉｏｎｓ ｏｆ ｔｅｌｌｉｎｇ ｔｉｍｅ，ａｓｋｉｎｇ ｆｏｒ ｈｅｌｐ，ｒｅｃｏｇｎｉｚｉｎｇ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｏｂｓｔａｃｌｅｓ ａｒｅ ａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｄ，ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔ ｉｍｅ，ａｌｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ａ ｒｅ ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｖｏｉｃｅ ｐｒｏｍｐｔ．Ｔｈ ｅ ｓｗｉｔｃｈ ｂｅｔｗｅｅｎ ｅａｃｈ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｗａｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｂｙ ｂｕｔｔｏｎｓ ｓｅｔ ｉｎ ｓｙｓｔｅｍ ＳＯ ａｓ ｔｏ ｍａｋｅ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇ ｎ ｍｏｒ ｅ ｈｕｍａｎｉｚｅｄ．Ｔｈ ｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｓｍａｒｔ ｃａ ｎ ｅ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｏｖｅｒｃｏｍｅｓ ｓｈｏｒｔｃｕｔｓ ｏｆ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａ ｌ ｃａ ｎ ｅ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｕｓｅｓ ｅａｓｉｌｙ，ｉｔ ｃａｎ ｏｆｅｒ ａ ｔｒｉｐ ｗａｙ ｏｆ ｓａｆｅ ａｎｄ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ；ｄｉｓｔａｎｃｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｅｌｅｃｔｒ ｏｎｉｃ ｃｏｍｐａｓｓ；ＧＳＭ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ｖｏｉｃｅ ｂｒ ｏａｄｃａｓｔｉｎｇ
Baidu Nhomakorabea
模 块 组 成 ，实现 了报 时 、紧 急 呼救 、方 位 辨 识 和 障 碍 探 测 等 功 能 ，并 且 所 有 功 能 均伴 有 语 音提 示 。为 了使 设 计 更 加 人 性
化 ．该 系统 设 置 了功 能 按 键 ，使 用 者 可 以 通 过按 键 实 现 各 个 功 能之 间 的 切 换 。 实际 应 用 结 果 表 明 ，智 能 拐 杖 不 但 克 服
中 国 是 全 世 界 盲 人 最 多 的 国家 ， 约 ６ＯＯ ７００万 盲 人 ．占 间播 报 、紧 急 呼 救 、方 位 辨 识 和 障 碍 探 测 。
世 界 盲 人 总 数 的 １８％ ，由 于 视 力 的 原 因 ，他 们 的行 动 很 不 方
多 功 能 盲 人智 能 拐 杖
便 【ｌ１。在 多 数情 况 下 ，盲 人 出行 只能 依 靠 导 盲 犬 和 拐杖 。由 于 培 训 导 盲 犬 需 要 花 费 较 长 的时 间 和 较 高 的 成 本 ，所 以更 多 的 人 选 择 拐杖 。 然 而 传 统 意 义 上 的 盲 人 拐 杖 只 是 一 根 长 棍 ．不 但 结 构 简 单 ，而 且 实 现 的 功 能 也 比较 普 通 ．存 在 一 系 列 的 不 足 。例 如 ，无 法 对 使 用 者 将 要 接 近 的障 碍 物 进 行 提 醒 ，无 法 告
时间播撤
功 能 按 键
方位 ｌ ｌ紧急ｌ Ｉ障碍
辨识 Ｉ ｌ求助 Ｉ ｌ测距
罱
模块Ｉ ｌ Ｉ ｌ 模块Ｉ ｌ南模嫠 块ｌ Ｉ 信模块ｌ ｌ Ｉ 榄块ｌＩ黩模块ｌ ｌ 源模 儇 块
知 使 用 者 当前 的 方 位 和 时 间 ，紧 急 情 况 下 使 用 者 无 法 向 家 人 求 助 等 ［２１。文 中针 对 这 些 不 足 ，利 用 电 子 技 术 设 计 了一 款 集 障 碍 报 警 、方 位 辨 别 、一 键 求 救 等 功 能 于一 体 的盲 人 智 能 拐杖 。
摘 要 ：为 了方便 盲 人 朋 友 出行 ，提 出 了一 种 基 于 ＳＴＣ９０Ｃ５１６ＲＤ 单 片机 的 多功 能 盲 人 智 能 拐杖 设 计 方 案 ，并 完 成 了 系
统 的 软 硬 件 设 计 。整 个 系统 采 用 模 块 化 设 计 ，由 测距 模 块 、电子 指 南模 块 、时 钟 显 示模 块 、ＧＳＭ 通 信模 块 、语 音 播 报 等
Ｖ０１．２４ Ｎｏ．１４
电子设 计工 程
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
２０１６年 ７月 Ｊｕ１．２０１６
多功能盲人智能拐杖 的设计
贾丹平 ，王 岩 ，王 阳，于 博
（沈 阳工 业 大 学 信 息 科 学 与 工 程 学 院 ，辽 宁 沈 阳 １１０８７０）
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｍ ｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｓｍ ａｒｔ ｃａｒｔｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｂｌｉｎｄ
ＪＩＡ Ｄａｎ—ｐｉｎｇ，Ｗ ＡＮＧ Ｙａｎ，Ｗ ＡＮＧ Ｙａｎｇ，ＹＵ Ｂｏ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１０８７０，Ｃｈｉｎａ）
了传 统 拐杖 的 缺 点 ．而且 使 用 简单 ．能 够 为 盲 人 朋 友 提 供 更 加 便 捷 、安 全 的 出行 方 式 。
关键 词 ：单 片 机 ；测距 ；电子 指 南 ；ＧＳＭ 通 信 ；语 音 播 报
中 图 分 类 号 ：ＴＮ４０９
文 献 标 识 码 ：Ａ
文章 编 号 ：１６７４—６２３６（２０１６）１４—０１３６－０３
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｆａｃｉｌｉｔａｔｅ ｔｈｅ ｗａｌｋ ｏｆ ｔｈｅ ｂｌｉｎｄ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｓｍａｒｔ ｃａｎｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｂｌｉｎｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｔｃ９０ｃ５１６ｒｄ ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ａｎｄ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ａ ｌｓｏ ｃｏｍｐｌｅｔｅｄ．Ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｄｏｐｔｓ ｍｏｄｕｌａｒ ｄｅｓｉｇｎ ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃａｎｅ ｉｓ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｂｙ ｒａｎｇｉｎｇ ｍｏｄｕｌｅ，ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｍｐａｓｓ ｍｏｄｕｌｅ，ｃｌｏｃｋ ｄｉｓｐｌａｙ ｍｏｄｕｌｅ，ＧＳＭ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅ，ｖｏｉｃｅ ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ ｍｏ ｄ ｕｌｅ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｍｏ ｄ ｕｌｅｓ，ａ ｎ ｄ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔ ｉｏｎｓ ｏｆ ｔｅｌｌｉｎｇ ｔｉｍｅ，ａｓｋｉｎｇ ｆｏｒ ｈｅｌｐ，ｒｅｃｏｇｎｉｚｉｎｇ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｏｂｓｔａｃｌｅｓ ａｒｅ ａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｄ，ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔ ｉｍｅ，ａｌｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ａ ｒｅ ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｖｏｉｃｅ ｐｒｏｍｐｔ．Ｔｈ ｅ ｓｗｉｔｃｈ ｂｅｔｗｅｅｎ ｅａｃｈ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｗａｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｂｙ ｂｕｔｔｏｎｓ ｓｅｔ ｉｎ ｓｙｓｔｅｍ ＳＯ ａｓ ｔｏ ｍａｋｅ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇ ｎ ｍｏｒ ｅ ｈｕｍａｎｉｚｅｄ．Ｔｈ ｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｓｍａｒｔ ｃａ ｎ ｅ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｏｖｅｒｃｏｍｅｓ ｓｈｏｒｔｃｕｔｓ ｏｆ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａ ｌ ｃａ ｎ ｅ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｕｓｅｓ ｅａｓｉｌｙ，ｉｔ ｃａｎ ｏｆｅｒ ａ ｔｒｉｐ ｗａｙ ｏｆ ｓａｆｅ ａｎｄ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ；ｄｉｓｔａｎｃｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｅｌｅｃｔｒ ｏｎｉｃ ｃｏｍｐａｓｓ；ＧＳＭ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ｖｏｉｃｅ ｂｒ ｏａｄｃａｓｔｉｎｇ
Baidu Nhomakorabea
模 块 组 成 ，实现 了报 时 、紧 急 呼救 、方 位 辨 识 和 障 碍 探 测 等 功 能 ，并 且 所 有 功 能 均伴 有 语 音提 示 。为 了使 设 计 更 加 人 性
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中 国 是 全 世 界 盲 人 最 多 的 国家 ， 约 ６ＯＯ ７００万 盲 人 ．占 间播 报 、紧 急 呼 救 、方 位 辨 识 和 障 碍 探 测 。
世 界 盲 人 总 数 的 １８％ ，由 于 视 力 的 原 因 ，他 们 的行 动 很 不 方
多 功 能 盲 人智 能 拐 杖
便 【ｌ１。在 多 数情 况 下 ，盲 人 出行 只能 依 靠 导 盲 犬 和 拐杖 。由 于 培 训 导 盲 犬 需 要 花 费 较 长 的时 间 和 较 高 的 成 本 ，所 以更 多 的 人 选 择 拐杖 。 然 而 传 统 意 义 上 的 盲 人 拐 杖 只 是 一 根 长 棍 ．不 但 结 构 简 单 ，而 且 实 现 的 功 能 也 比较 普 通 ．存 在 一 系 列 的 不 足 。例 如 ，无 法 对 使 用 者 将 要 接 近 的障 碍 物 进 行 提 醒 ，无 法 告
时间播撤
功 能 按 键
方位 ｌ ｌ紧急ｌ Ｉ障碍
辨识 Ｉ ｌ求助 Ｉ ｌ测距
罱
模块Ｉ ｌ Ｉ ｌ 模块Ｉ ｌ南模嫠 块ｌ Ｉ 信模块ｌ ｌ Ｉ 榄块ｌＩ黩模块ｌ ｌ 源模 儇 块
知 使 用 者 当前 的 方 位 和 时 间 ，紧 急 情 况 下 使 用 者 无 法 向 家 人 求 助 等 ［２１。文 中针 对 这 些 不 足 ，利 用 电 子 技 术 设 计 了一 款 集 障 碍 报 警 、方 位 辨 别 、一 键 求 救 等 功 能 于一 体 的盲 人 智 能 拐杖 。
摘 要 ：为 了方便 盲 人 朋 友 出行 ，提 出 了一 种 基 于 ＳＴＣ９０Ｃ５１６ＲＤ 单 片机 的 多功 能 盲 人 智 能 拐杖 设 计 方 案 ，并 完 成 了 系
统 的 软 硬 件 设 计 。整 个 系统 采 用 模 块 化 设 计 ，由 测距 模 块 、电子 指 南模 块 、时 钟 显 示模 块 、ＧＳＭ 通 信模 块 、语 音 播 报 等