开题报告智能导盲杖
智能导盲杖的使用流程
智能导盲杖的使用流程1. 简介智能导盲杖是一种通过使用各种传感技术和算法来帮助视障人士进行导航和避障的辅助工具。
本文将介绍智能导盲杖的使用流程，帮助用户更好地了解如何正确使用智能导盲杖。
2. 产品准备在开始使用智能导盲杖之前，首先需要确保以下准备工作已完成： - 确认智能导盲杖已充电并具备足够的电量。
- 确认智能导盲杖与手机或其他设备已成功连接。
3. 打开导航模式首先，将智能导盲杖切换至导航模式，可以通过以下步骤进行操作： 1. 长按导航模式按钮，直到听到提示音。
2. 导航模式按钮通常位于导盲杖的柄部或者底部。
3. 听到提示音后，表示导航模式已成功打开。
4. 设置目的地在导航模式下，用户可以设置目的地，智能导盲杖将提供导航指引。
设置目的地的方法如下： 1. 使用手机或其他设备上的智能导盲杖应用程序。
2. 打开应用程序后，选择导航模式。
3. 在导航模式下，用户可以通过语音输入或手动输入的方式设置目的地地址。
4. 输入目的地地址完成后，确认导航信息。
5. 导航指引一旦目的地设置完成，智能导盲杖将开始提供导航指引，以帮助用户到达目的地。
导航指引的方式可能包括以下几种： - 声音提示：智能导盲杖通过声音提示用户前进方向、转向指示等。
- 震动提示：智能导盲杖可以通过震动提示用户前进方向和转向指示。
- LED指示灯：智能导盲杖的柄部或底部可能配有LED灯，通过不同颜色或闪烁频率来指示方向。
6. 避障功能除了导航指引外，智能导盲杖还具备避障功能，可以帮助用户避免碰撞障碍物：- 超声波传感器：智能导盲杖配备了超声波传感器，可以检测前方障碍物，并及时提醒用户避开。
- 摄像头识别：某些智能导盲杖还配备了摄像头，可以通过图像识别技术检测前方障碍物。
7. 使用注意事项在使用智能导盲杖的过程中，用户需要注意以下几点： - 保持导航杆垂直：为了更好地感知周围环境，将导航杆保持垂直是必要的。
- 注意挥动范围：智能导盲杖的挥动范围需要根据个人情况进行调整，确保能够及时探测到障碍物。
盲人智能拐杖的设计
工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald77拐杖的智能化，能够真正地从服务于视觉障碍者的角度去考虑产品的设计与生产，真正满足盲人对于出行的需求，降低盲人的出行危险系数，在保障其生命安全的同时，能够让盲人朋友感受到来自社会对残疾群体的关心和关注。
随着社会经济的飞速发展，智能化设备将不断完善，智能拐杖将渐渐代替传统拐杖走进千家万户，成为盲人出行必备品。
此次研究设计的智能拐杖能够自动检测出前方1 m内出现的障碍物并进行播报（距离可以在程序中修改），当用户语音发出时间指令，系统能够自动播报当前时间。
此外，用户通过手动按动相应按钮或语音指令，能够开启L E D灯，具有一定警示功能。
1 设计原理1.1 超声波测距原理根据超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍就立即返回来，接收器收到反射波就停止计时的原理，再利用距离公式得到与障碍物的距离，从而达到测障的功能（超声波在空气中的传播速度为340 m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2[1-2]。
1.2 人机交互原理利用语音识别模块，把人说出的话语转换成相应的数据，通过R S 232串口发送到单片机中，以实现语音控制的目的。
利用实验所需的语音合成模块，可以将前方有障碍物以及播报当前时间等数据信息合成语音，实现语音播报功能。
以此利用语音识别和语音合成模块，实现了简单的人机对话功能[3]。
2 系统设计2.1 硬件设计2.1.1 主控器选择S T M 32主频高，外设丰富，有PW M、A D、DA这些常用外设，处理能力很强，专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用设计。
此外，由于此次设计具有语音报时功能，而STM32的内部具有实时时钟（RTC）能够实现时间的记录，该芯片的预分频模块可产生1 s 的时间基准，32位的可编程计数器实现时间记录，使用方便，只需一颗3 V纽扣电池和一个32.768 kHz晶振即可工作。
智能辅助拐杖设计概述说明书
Advances in Computer Science Research (ACSR), volume 903rd International Conference on Computer Engineering, Information Science & Application Technology (ICCIA 2019)Study on Arduino-based Smart Cane for the BlindYuqing Wang*North China Electric Power University (Baoding), Hebei, China*****************Abstract. Under the trends of intelligent automation, more and more intelligent products into our lives, these products are changing our life now in the background. Therefore, we designed a smart cane device the device adopts the embedded system, using the Arduino microcontroller design a set of portable intelligent auxiliary tools, which can provide the blind with corresponding voice prompts such as obstacle avoidance, and monitor the blind's travel location through GPS and GSM modules. At the same time, the device is equipped with one-button emergency communication function, enabling the blind to travel safely and conveniently.Keywords:Arduino; blind person; safety; convenience.1.BackgroundAccording to statistics from the state authorities, China has the most blind people in the world, with about 5 million, accounting for 18% of the world's blind population. In addition, there are about 450,000 new blind people and 1.35 million people with low vision in China every year, that is, there will be one blind person and three patients with low vision every minute. However, their own vision problems limit the activity space and scope of the blind, and have a huge impact on the quality of life of the blind. As a result, assistive tools for the blind have become an essential part of their lives. Aiming at the walking stick which is used as a guide device to help the blind to walk, it will be transformed into the eyes of the blind with visual impairment to escort their daily life. Therefore, the research on smart walking sticks to assist the blind to travel is of great importance in today's society.2.Introduction to Arduino Single Chip MicrocomputerArduino is a convenient, flexible and easy-to-use open source electronic prototype platform. Developed by a European development team in the winter of 2005. It is built on the open source simple I/O interface and has a Processing/Wiring development environment similar to Java and C. It mainly consists of two parts: the hardware part is the Arduino circuit board which can be used for circuit connection; The other is the Arduino IDE, the programming environment on your computer. You just write code in the IDE, upload it to the Arduino circuit board, and the program tells the Arduino circuit board what to do. Arduino senses the environment through a variety of sensors, and influences the environment by controlling lights, motors, and other devices. The microcontroller on the board can be programmed in Arduino's programming language, compiled into binaries, and burned into the microcontroller. Programming Arduino is through the Arduino programming language (based on Wiring) and the Arduino development environment (based on Processing). An arduino-based project can either contain only Arduino, or it can contain Arduino and some other software running on a PC that communicates with each other.3.The Structure of the Smart CaneThis device is based on Arduino single chip microcomputer control, with ultrasonic ranging module, GPS positioning module, GSM communication module. This design USES the single chip microcomputer processing information control information function. When the user walks on a section of road, the multi-channel ultrasonic ranging module is used to collect data, identify obstacles in different directions, feedback the information to Arduino MCU, and issue obstacle avoidance prompt sound through the voice module (TTS).In addition, combined with the GPS module, the user's location information is collected in real time and connected to the cloud through the GSM module (SIM800C) to transmit real-time data to the cloud. When the user encounters an emergency situation, it realizes the one-button emergency call function (SMS function to send a message for help, TTS at the same time to the surrounding alarm voice).The shape of the device is based on crutches, and is divided into handle, rod and chassis. The pole is used to place the host box, which contains single chip microcomputer, battery box, TTS speech module and GSM module. The side wall of the main case is provided with sound hole, which is convenient for voice module to scatter sound. Square chassis with two rollers to facilitate the movement of the whole cane; The front left and right sides of the chassis are provided with ultrasonic ranging module. The chassis can be moved at 180 from the front to the rear, and the rod and the chassis are connected by a telescopic rod, which can change different angles to make the device more user-friendly.4.Main Function1. Avoid obstacles with voice prompts. When the user walks on a section of road, the multi-channel ultrasonic ranging module is used to identify obstacles in different directions by comparing the data collected by the ultrasonic module, and the information is fed back to the single-chip microcomputer. After the operation and processing of relevant programs, the appropriate response is obtained and the TTS is adopted to guide the user to avoid obstacles.2. GPS positioning. Combined with GPS module, real-time user location information is collected, and data is uploaded to the cloud through GSM module. Can be in mobile phone terminal or PC terminal real-time query user location information.3. One-button emergency call function. This device is equipped with SOS button. In case of emergency, the user can use SMS function of GSM module to realize one-key emergency call function to send a message for help or make a call for help, and TTS voice module can send an alarm and call for help to the surrounding area at the same time.4. The shock absorption. A shock absorber spring is added at the connection between the rod and the chassis of the walking stick to prevent injuries caused by the impact of the walking stick.5.EmbodimentThis device USES Arduino as the control basis and coordinates with various modules to realize various functions of the smart walking stick. The basic implementation scheme is shown in the figure:Fig 1. The basic implementation schemesThe basic working principle diagram is as follows:Fig 2. The basic working principle diagram6.EpilogueThe arduino-based intelligent walking stick for the blind plays an important role in assisting the blind to travel and improving their life. This product can solve the travel problems caused by the visual inconvenience of the blind by providing the blind with a speech prompt to avoid obstacles. In case of emergency, the user and guardian shall be provided with effective help to help the guardian find the user quickly and avoid further accidents. With the development of the society and the improvement of living standards, it is the general trend to care for and improve the quality of life of the blind and other vulnerable groups. This project has a broad application prospect, has a good economic and social significance, and provides some reference for the disability assistance project. It is believed that in the near future, the smart walking stick for the blind will become a beautiful sight in the market of assistive devices and an indispensable intimate partner for the blind. References[1].Wenxu Song, Sensors and Testing Technology (Higher Education Press, Beijing, 2014).[2].Guohua Yu, Guangwei Zhu and Ke Zhang, Development of intelligent guide rod based on multi-sensor fusion [J]. Measurement and control technology,2015(04).[3].Yin Zhang, Remote wireless monitoring system based on GPRS [D]. Qinhuangdao: yanshanuniversity,2006.。
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。
浅谈智能盲杖对盲人群体生活质量的改善
浅谈智能盲杖对盲人群体生活质量的改善摘要：据世界卫生组织2010的统计数据显示，中国的失明人士共有824.8万，而2016年，视障人数的数量已经迅速增长到了1731万人，也就是说，每八十个人中，大约就有一名视障人士。
中国盲人群体庞大，但盲人出行十分艰难，盲人用品功能普遍单一，盲人科技用品的市场尚未被大力开发。
智能盲杖旨在帮助盲人群体更加方便地出行。
本文从盲人现状，智能盲杖的功能设置，产品的设计理念及预计取得的社会效果和盲人群体生活质量的改善情况进行分析。
关键词：盲人群体；智能科技；智能盲杖；生活质量盲人群体是残疾人群体中一个比较大的特殊群体，而我国也是世界上盲人数量最多的国家，社会各界都在热切地关注盲人问题。
据统计，我国存在视觉障碍的人群中，低视力的主要病患以60岁以上的人群居多，在视力残疾患者中中老年人占三分之一。
盲人群体因为缺少视觉感知的原因不便行走，因此他们大都很少迈出大门，只能通过家人的讲述和有声读物来了解身边的世界。
纽约大学的心理教育学家詹里姆·布鲁诺研究发现：人类的记忆10%来自听觉，30%来自阅读，60%通过视觉和实践获得。
盲人由于无法运用视觉感知周围的环境的情况，所以他们是众多群众中出行最不方便的人群之一。
1.盲人群体的社会现状由于长期生活在没有色彩的环境之中，盲人群体的逻辑思维和认识世界的方式和普通人有很大差别，他们的内心就很容易产生负面情绪，进而导致心理障碍的产生。
由于视觉功能不同程度的缺失，视觉障碍者的行为举止会与常人不同，造成交流产生障碍，他们会感觉自己比不上别人，丧失对自己的信心。
另外由于身体的缺陷，他们在公共场所活动的时候会有很多不方便，受到歧视，所以他们很少出现在公共场所，很少参加公共的娱乐活动，朋友稀少，孤独感强烈。
但是作为组成社会的一份子，视觉缺陷人群同样希望被社会所认可，得到社会的尊重，像普通人一样融入社会。
为了使盲人更好的融入社会，政府也出台了相关政策，盲人协会也会定期集中开展活动，但现在我们所谓的娱乐活动，对盲人群体的友好度还是太低了。
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。
智能老人拐杖毕业设计
智能老人拐杖毕业设计智能老人拐杖毕业设计随着人口老龄化的加剧，老年人的生活质量和健康问题越来越受到关注。
为了帮助老年人更好地应对日常生活中的困难，智能老人拐杖应运而生。
本文将探讨智能老人拐杖的设计和功能，以及它对老年人生活的积极影响。
一、设计理念智能老人拐杖的设计理念是结合传统的拐杖功能和现代科技，为老年人提供更好的生活辅助工具。
它采用轻便的材质制作，便于携带和使用。
同时，智能老人拐杖还配备了多种传感器和智能控制系统，以提供更全面的功能。
二、功能介绍1. 健康监测功能智能老人拐杖内置了心率、血压等健康监测传感器，可以实时监测老年人的健康状况。
当老年人的心率或血压异常时，拐杖会自动发出警报，提醒老年人及时就医。
此外，拐杖还可以记录老年人的健康数据，供医生参考。
2. 跌倒检测与报警老年人跌倒是常见的安全隐患，智能老人拐杖通过内置的加速度传感器和算法，可以实时检测老年人的跌倒情况。
一旦检测到跌倒，拐杖会自动发出紧急报警，并向老年人的亲属或医护人员发送求助信息，以便及时救助。
3. 定位与导航功能智能老人拐杖还配备了定位和导航系统，可以帮助老年人准确确定自己的位置，并提供导航指引。
这对于老年人外出时迷路或找不到回家的路非常有帮助。
同时，拐杖还可以记录老年人的行走轨迹，方便亲属或医护人员了解老年人的活动范围。
4. 紧急求助功能在老年人遇到紧急情况时，智能老人拐杖可以通过按钮或声音识别等方式触发紧急求助功能。
拐杖会自动拨打紧急电话，并向相关人员发送求助信息，以便及时获得帮助。
三、对老年人生活的积极影响智能老人拐杖的出现，为老年人的生活带来了许多积极的影响。
首先，智能老人拐杖可以提供全天候的健康监测，帮助老年人及时发现健康问题并采取相应的措施，有助于提高老年人的生活质量和健康水平。
其次，智能老人拐杖的跌倒检测和报警功能可以及时发现老年人的跌倒情况，并向相关人员发送求助信息。
这有助于减少老年人跌倒所导致的伤害，并提供及时的救助。
智慧盲道系统的设计与开发研究
智慧盲道系统的设计与开发研究摘要：中国约有盲人600-700万，占世界盲人总数的18%，另有双眼低视力患者1200万。
社会在进步，盲人群体受到了极大的关注，他们也有渴望有现代化智能装备给他们带去的生活上的便利，出行上的便捷。
眼睛是心灵的窗户，眼疾把心灵的窗户关闭，乐观的盲人不甘于平淡的人生，极力追寻外面的世界。
盲人日常生活避免不了出行，虽然政府在人行道上铺设了盲道，但是中国的道路状况令人堪忧。
研究得出，智慧盲道的设计开发与研究应用对盲人有很大的帮助，对出行的安全有了很大的提高。
关键词：盲人；智慧盲道；安全；设计开发1.项目概述项目团队设计了一款RFID智慧盲道芯片装置可以辅助盲人出行，提高他们出行的安全性与便捷性。
GPS定位功能，SOS求救功能，通讯功能，集于一体。
本系统利用嵌入式与 RFID 技术结合，开发出一个智慧盲道系统。
该系统在服务器端建立相关导览场景的语音数据库，提供专门面向移动设备的访问服务。
该系统的特色点在于：（1）系统采用RFID 设备，可以自动识别，操作方便；（2）系统使用智能移动设备和无线网络，可以用户自由移动，为用户提供最新的信息以及多元的服务。
该系统研究的技术关键点在于 RFID 标签的读取，以及嵌入式数据库的访问。
2.产品与服务2.1产品描述：互联网智慧盲道通过基于RFID芯片在芯片中置入道路地图信息，于我们开发的智能盲杖相匹配，盲杖端部有RFID辨识器当识别器靠近智惠盲道芯片时，会将芯片中的道路信息通过盲人佩戴的耳机告知提示盲人。
在芯片中有智能开关功能，当智慧盲道芯片被车辆压覆，那么在被覆盖的芯片附近芯片会通过自动匹配，为盲人开辟出新的智慧盲道。
此时覆盖掉的芯片将关断，防止芯片互相干扰。
芯片将所安装道路的信息储存在里面，提升安全性。
为了盲人行路智能盲杖手柄端部有LED照明灯，在夜间出行不仅可为行人照明，同时也可以提醒过路车辆、行人防止对盲人构成安全威胁。
在盲杖加入GPS功能，并且绑定家属手机，让家属实时了解使用者的位置，也可以通过盲杖摄像头将图像与家属手机共享，使其更加安全可控。
智能盲行拐杖——黑夜中的明灯
2022年 / 第5期 物联网技术31 作品介绍本项目设计的智能拐杖主要是由超声波测距系统、GPS 定位系统、语音播报系统、智能深坑检测系统组成。
正常出行时，智能拐杖如果发现障碍则自动提醒盲人，同时语音提醒路人注意避让，以减少事故的发生；内置指示灯，当盲人黑夜出行时，拐杖会默认开启控制指示灯闪烁的开关，盲人也可人为控制此开关。
遇到紧急情况时，盲人可按下求救按键，系统会自动给监护人拨打电话，监护人通过手机APP可查询盲人用户所在位置。
此外，产品中增加了一些额外功能，比如按键控制语音报时、语音判别方向，甚至规划路线等。
智能拐杖设计如图1所示。
2 工作原理本产品结构框图如图2所示。
该系统通过超声波发送和接收模块对障碍物的测距，当盲人遇到障碍物时，通过单片机上的算法程序计算距离，再通过串行通信发送到语音模块进行语音提醒；同时利用GPS 模块采集地理信息，将盲人所处位置的经纬度与库函数里的经纬度进行对比，然后将地理信息上传至手机APP ；用户按下应急按钮时产品便会通过GSM 模块向指定手机号码发送求救短信；夜晚或灯光条件不好时，光敏传感器控制的示警灯系统会自动打开。
图1 智能拐杖设计图2 系统结构框图用户在使用此产品时，图3所示的结构中位置3的HC-SR04 超声波会自动检测360°范围内的障碍物，并实时通河南理工大学高瑞辰，李丽钧，邓鑫宇，李佳琦，张 玲摘 要：本产品通过综合应用STM32控制、红外+超声波测距、陀螺仪角度测量、GPS 定位等技术来实现。
STM32 控制为主控制电路超声波模块，可实时测量盲人在行走时前方是否有障碍物，并具有通过语音提醒盲人以及及时告知监护人、一键发送求救短信等功能，监护人还可以及时反映；本产品还具有智能深坑检测功能，通过测距和螺旋仪测量对深坑情况进行及时反馈，并使用GPS 进行定位，为监护人快速寻找盲人提供了有利条件，同时也为盲人提供了诸多方便。
关键词：超声波测距；智能盲行拐杖；GPS 定位；语音提醒；智能深坑检测智能盲行拐杖——黑夜中的明灯物联网技术 2022年 / 第5期4。
智能拐杖文档
智能拐杖引言智能拐杖，又称智能助行器，是一种融合了物联网技术和人工智能技术的辅助设备。
它能够为老年人、行动不便的人群提供帮助，使他们在日常生活中更加独立和安全。
本文将介绍智能拐杖的特点、功能以及对生活的影响。
特点1.轻便便携：智能拐杖采用轻质材料制造，重量较轻，容易携带。
2.智能感知：智能拐杖配备了各种传感器，能够感知使用者的步态、姿态以及环境条件。
3.定位导航：智能拐杖内置了定位导航系统，能够为使用者提供导航服务，帮助他们找到所需的位置。
4.语音交互：智能拐杖支持语音交互，使用者可以通过语音指令获取信息、控制设备等。
5.紧急呼叫：智能拐杖配备了紧急呼叫功能，使用者在遇到紧急情况时可以通过拐杖发出求救信号。
功能1.步态分析：智能拐杖可以通过传感器对使用者的步态进行分析，了解使用者走路的稳定性和平衡性。
当检测到异常时，系统会自动提示使用者注意步伐，以避免摔倒。
2.姿态检测：智能拐杖能够检测使用者的身体姿态，通过智能算法判断是否存在姿势不正确的情况，及时提醒使用者调整姿势，保护他们的脊柱健康。
3.导航服务：智能拐杖的定位导航系统可以为使用者提供室内外的导航服务，帮助他们找到目的地。
使用者只需输入目的地，拐杖就会通过语音指引告诉他们前进的方向和路线。
4.健康监测：智能拐杖内置着健康监测传感器，能够实时监测使用者的心率、血压等生理指标。
当发现异常情况时，拐杖会发出警告并提醒使用者及时就医。
5.紧急呼叫：智能拐杖的紧急呼叫功能可以在用户遇到紧急情况时及时向亲友或医疗机构发出求救信号。
这对于那些行动不便的老年人来说尤为重要，可以让他们在紧急情况下获得帮助。
影响智能拐杖的出现对人们的生活产生了积极的影响。
1.提高安全性：智能拐杖通过智能感知和紧急呼叫功能，在用户遇到危险时能够迅速察觉并发出警报。
这大大提高了行动不便人群的安全性。
2.增加独立性：智能拐杖的导航功能和语音交互功能，使使用者在出行时能够更加独立，不再需要他人的陪同。
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开题报告智能导盲杖
WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】
任务书
选 题 背 景 及 目 的 有关数据显示，我国残疾人约占世界残疾人总数的五分之一，但我国残疾人
用品的生产销售远远低于世界的五分之一。同时，目前各类残疾人的生活器具、
生活劳动辅助器具、文化体育用品等特殊用具，用品品种少、档次低、性能单
一、缺乏创新、产品老化等问题，而且只有一些科技含量较低、功能单一。?
由于身体上存在着不同程度的缺陷，使得残障人士在生活上与正常人相比有
着许多不便之处，而且在生活用品方面也没有专门生产和销售残疾人用品的厂家
或商店。造成这种情况的原因有二：一是残疾人的生活用品很难采购，开发生产
得太少；二是残疾人对产品都有不同的特殊需求。因而开发残疾人用品虽有较大
的难度，但市场潜力很大。既可替残疾人解除烦恼,传递爱心,又可以?获得较大的
收益。
其中，对于盲人而开发的导盲手杖，具有非常重要的意义，并且得到了盲人
的认可和使用。此外，部队官兵在训练时也极易造成眼部受伤，因此也需要相关
导盲手杖。为此，本设计提出一种智能导盲手杖，帮助盲人或者受眼伤的官兵进
行自由行动。
工 作 任 务 及 要 求 1. 调研并确定针对手杖附近移动物体的测距和测速功能，实现对前方障碍物情
况灵敏又准确的检测，并进行语音播报；
2. 调研并确定以振动传感器为主的以外检测方案，实现对主人跌倒或者发生意
外的灵敏又准确的检测；
3. 具有意外发生后10秒内未取消，则自动北斗定位并短信传输报警位置；
4. 具有手动按键报警的功能，也有及时取消报警的按键。
开题报告
选 题 背 景 与 意 义 有关数据显示，我国残疾人约占世界残疾人总数的五分之一，但我国残疾人
用品的生产销售远远低于世界的五分之一。同时，目前各类残疾人的生活器具、
生活劳动辅助器具、文化体育用品等特殊用具，用品品种少、档次低、性能单
一、缺乏创新、产品老化等问题，而且只有一些科技含量较低、功能单一。?
由于身体上存在着不同程度的缺陷，使得残障人士在生活上与正常人相比有
着许多不便之处，而且在生活用品方面也没有专门生产和销售残疾人用品的厂家
或商店。造成这种情况的原因有二：一是残疾人的生活用品很难采购，开发生产
得太少；二是残疾人对产品都有不同的特殊需求。因而开发残疾人用品虽有较大
的难度，但市场潜力很大。既可替残疾人解除烦恼,传递爱心,又可以?获得较大的
收益。
其中，对于盲人而开发的导盲手杖，具有非常重要的意义，并且得到了盲人
的认可和使用。此外，部队官兵在训练时也极易造成眼部受伤，因此也需要相关
导盲手杖。为此，本设计提出一种智能导盲手杖，帮助盲人或者受眼伤的官兵进
行自由行动。
主 要 研 究 思 路 和 方 法 研究思路
本设计提出并设计一种基于超声波传感器的障碍物测距与测速功能、基于振
动传感器的意外检测，并通过单片机进行信号处理，将检测到的手杖周围环境情
况，进行及时监测。此外，具备对检测到的距离过近或者靠近速度过快的障碍
物，进行逐级递增的声音报警和北斗定位及短信位置报警。同时，也具备主人发
生意外时进行手动短信定位报警。当产生误操作时，还会通过按键进行取消报
警。通过上述功能开发，从而起到对残障人士的有效保护，防范于未然。
具体硬件结构，如下所示。
实施方法：
1．查询资料，确定整体硬件结构和原件选型。
2．硬件电路设计，采用protel绘制硬件电路图。
3. 软件程序设计，采用KEIL设计软件程序。
4. 软硬件制作与联调。
5. 书写毕也设计论文。
工 作 进 度 安 排 进度实施计划及预期提交的毕业设计资料：
硬件实物，软件程序，毕业论文。
2月22日-3月6日 查阅相关文献资料，完成论文选题。
3月7日-3月20日 根据选题明确研究内容，完成任务书、开题报告。
3月22日-4月10日 根据资料对方案进行逐个验证，并翻译相应专业文献。
4月11日-4月24日 按照课题要求对系统进行整合调试，完成毕业论文初
稿。
4月25日-5月8日 优化系统功能，对毕业论文进行修改。
5月9日-5月22日 完成软硬件调试，检测系统稳定性，修改毕业论文直至
重复率低于 20%。
5月10日-6月5日 交毕业论文，填写相关材料，组织答辩。