基于STM32多功能智能手杖系统设计

《基于STM32的老年智能手环的设计与实现》篇一一、引言随着科技的发展和人口老龄化趋势的加剧，老年人的健康问题越来越受到社会的关注。

老年智能手环作为一种新型的穿戴式健康监测设备，受到了广泛关注。

本文将详细介绍基于STM32的老年智能手环的设计与实现过程。

二、系统设计1. 硬件设计基于STM32的老年智能手环主要包括主控制器、传感器、电源、显示屏等模块。

主控制器采用STM32系列微控制器，具备低功耗、高性能等特点，满足手环对实时数据处理和系统控制的需求。

传感器包括心率检测、血氧检测、步数统计等模块，用于实时监测老年人的健康状况。

电源模块采用可充电式锂电池，为手环提供稳定的电源保障。

显示屏采用OLED屏幕，可显示时间、步数、心率等数据。

2. 软件设计软件设计主要包括操作系统、算法及数据处理等方面。

操作系统采用RTOS（实时操作系统），保证系统的实时性和稳定性。

算法包括传感器数据处理算法、运动监测算法等，用于对手环采集的数据进行处理和分析。

数据处理则涉及数据的存储、传输和同步等操作，保证数据的准确性和可靠性。

三、功能实现1. 健康监测老年智能手环可实时监测老人的心率、血氧等生理数据，并通过传感器模块将数据传输至主控制器。

主控制器对数据进行处理后，通过显示屏展示给老人或家属查看。

同时，当发现异常数据时，可及时向手机发送报警信息，提醒家属或医生注意。

2. 运动计步运动计步功能通过传感器模块实现。

手环内置的三轴加速度传感器可实时监测老人的运动状态，统计步数和运动量。

老人可通过手环了解自己的运动情况，同时也可为医生提供参考数据，帮助医生评估老人的健康状况。

3. 远程通信老年智能手环可通过蓝牙或Wi-Fi与手机进行通信，实现数据的远程传输和同步。

家属或医生可通过手机APP查看老人的健康数据和运动情况，及时了解老人的身体状况，为老人提供更好的关爱和照顾。

四、实现过程及关键技术1. 硬件选型与电路设计在硬件选型过程中，我们选择了性能稳定、功耗低的STM32微控制器作为主控制器。

《基于STM32的老年智能手环的设计与实现》篇一一、引言随着人口老龄化趋势的加剧，老年人的健康管理逐渐受到社会关注。

为此，基于STM32微控制器的老年智能手环的设计与实现成为一种重要解决方案。

该设备通过集成的多种传感器，实现健康数据的实时监测和追踪，提供方便快捷的健康管理手段。

本文将介绍基于STM32的老年智能手环的设计与实现过程。

二、系统设计1. 硬件设计硬件设计是老年智能手环的基础，主要包含STM32微控制器、传感器模块、电源模块、通信模块等部分。

STM32微控制器作为核心部件，负责处理传感器数据、控制通信模块等任务。

传感器模块包括心率监测、血压监测、步数统计等传感器，用于实时监测老年人的健康状况。

电源模块负责为整个系统提供稳定的电源。

通信模块则负责与手机等设备进行数据传输。

2. 软件设计软件设计是实现老年智能手环功能的关键。

在软件设计中，主要包含操作系统、数据采集、数据处理、数据传输等部分。

操作系统采用实时操作系统，保证系统的稳定性和实时性。

数据采集通过传感器模块实现，对老年人的健康数据进行实时采集。

数据处理则对采集到的数据进行处理和分析，提供有用的健康信息。

数据传输通过蓝牙等通信方式，将数据传输到手机等设备上。

三、功能实现1. 健康监测老年智能手环可以实时监测老年人的心率、血压、步数等健康数据。

通过集成的传感器，可以实时采集这些数据，并通过数据处理模块进行处理和分析，提供有用的健康信息。

同时，手环还可以设置心率、血压的警戒值，当超过警戒值时，及时向老年人发出提醒，避免因健康问题造成的意外伤害。

2. 社交互动除了健康监测功能外，老年智能手环还具备社交互动功能。

通过蓝牙等通信方式，老年人可以将手环与手机等设备进行连接，通过社交软件进行聊天、语音通话等互动操作。

同时，手环还可以与家人或医护人员共享健康数据，方便家人或医护人员了解老年人的健康状况。

3. 运动记录与提醒老年智能手环还可以记录老年人的运动数据，如步数、运动时间等。

《基于STM32的老年智能手环的设计与实现》篇一一、引言随着科技的不断发展，人们对于健康管理的需求逐渐提升。

尤其对于老年人而言，智能穿戴设备成为了一种新型的健康助手。

本文将介绍一种基于STM32的老年智能手环的设计与实现，该手环旨在为老年人提供更加便捷、准确的健康监测体验。

二、系统概述本系统采用STM32微控制器作为核心，结合多种传感器模块、蓝牙通信模块等，实现老年人的健康监测、活动追踪、提醒等功能。

系统主要由手环主体、传感器模块、蓝牙通信模块、电源模块等部分组成。

三、硬件设计1. 主控制器：选用STM32F4系列微控制器，具有高性能、低功耗的特点，满足手环的实时监测和数据处理需求。

2. 传感器模块：包括心率传感器、血压传感器、温度传感器等，用于实时监测老年人的健康指标。

3. 蓝牙通信模块：采用蓝牙4.2模块，实现手环与手机端的无线通信，方便数据传输和远程控制。

4. 电源模块：采用锂离子电池供电，配合低功耗设计，保证手环的续航能力。

四、软件设计1. 操作系统：采用RTOS（实时操作系统），保证系统的实时性和稳定性。

2. 数据处理：通过STM32内置的算法，对传感器数据进行处理和分析，得出健康指标。

3. 蓝牙通信协议：遵循蓝牙SIG制定的标准协议，实现手环与手机端的通信。

4. 用户界面：设计友好的用户界面，方便老年人操作和使用。

五、功能实现1. 健康监测：通过传感器模块实时监测老年人的心率、血压、体温等健康指标，并通过手机端展示给用户。

2. 活动追踪：记录老年人的步数、运动轨迹等信息，帮助用户了解自己的运动状态。

3. 提醒功能：设置闹钟、吃药提醒等，帮助老年人养成良好的生活习惯。

4. 远程控制：通过手机端App，家人可以远程查看老年人的健康数据和活动轨迹，及时发现异常情况。

六、系统测试与优化在系统开发完成后，进行严格的测试和优化工作。

包括功能测试、性能测试、兼容性测试等，确保系统的稳定性和可靠性。

《基于STM32的老年智能手环的设计与实现》篇一一、引言随着科技的不断发展，人们对于智能可穿戴设备的需求也在不断增长。

在老龄化日益严重的今天，针对老年人的智能穿戴设备成为市场的新宠。

其中，基于STM32的老年智能手环设计及实现具有重要的实际意义和应用价值。

本文旨在阐述如何利用STM32系列微控制器为核心设计一款具有多功能特性的老年智能手环，包括设计原理、功能模块设计以及软件算法等方面的实现细节。

二、系统总体设计1. 设计原理本系统以STM32系列微控制器为核心，通过传感器模块收集老年人的健康数据，如心率、血压、血氧饱和度等，并将数据传输至微控制器进行处理。

此外，系统还具有实时定位、通讯、运动监测等功能，以满足老年人的日常需求。

2. 硬件设计硬件部分主要包括STM32微控制器、传感器模块、电源模块、通讯模块等。

其中，STM32微控制器作为核心部件，负责整个系统的控制与数据处理；传感器模块包括心率传感器、血压传感器等，用于收集老年人的健康数据；电源模块为整个系统提供稳定的电源；通讯模块则负责与手机或其他设备进行数据传输。

三、功能模块设计1. 健康监测模块健康监测模块通过传感器实时监测老年人的心率、血压、血氧饱和度等生理参数，并将数据传输至STM32微控制器进行处理。

此外，系统还具有异常报警功能，当检测到异常数据时，可及时向用户或医护人员发送报警信息。

2. 运动监测模块运动监测模块可实时监测老年人的运动状态，如步数、距离、运动时间等。

此外，系统还可根据老年人的运动数据，为其提供科学的运动建议和健康指导。

3. 实时定位与通讯模块实时定位与通讯模块通过GPS和移动通信技术实现老年人的实时定位和通讯功能。

当老年人遇到紧急情况时，可通过手环向外界发送求救信号。

此外，家人或医护人员也可通过手机APP实时查看老年人的位置信息，了解其身体状况和安全情况。

四、软件算法与实现1. 数据处理算法数据处理算法是整个系统的核心部分，负责将传感器收集的数据进行预处理和特征提取。

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。

2018年15期众创空间科技创新与应用Technology Innovation and Application基于STM32单片机的多功能智能拐杖设计*郑灏1，喻伟闯2*，钱楷1，龚美凤1，刘志雄1（1.湖北民族学院信息工程学院，湖北恩施445000；2.湖北民族学院科技学院，湖北恩施445000）1概述21世纪的中国各地人口老龄化现象日益明显，外出出行及运动是新世纪老年人的生活理念，但另一方面摔倒也是老年人经常发生的意外，严重影响了老人的身心健康[1]。

考虑到老年人对拐杖的需求，设计了一款基于STM32单片机控制的集环境信息显示、语音识别、短信报警、GPS 定位等功能于一体的智能拐杖系统，能够实时监护使用者的行走状态及周边情况，综合采集信息进行多方面显示。

系统可适用于居民小区或社会福利站等小型社区的老年人群体，并可以进行功能扩展，应用到单独个体使用，达到应用到日常生活中的作用。

2系统总体方案设计系统利用PM2.5传感器、温湿度传感器对室外温湿度以及空气质量等环境信息进行采集，综合使用STM32，将当天室外环境质量信息在LCD 显示屏上进行实时显示，方便老年人出行。

在老人意外摔倒时，MPU6050将信号传送至单片机，GPS 将采集到的地理位置信息通过GSM 模块发送给监护人，同时蜂鸣器发出声音报警信号[2]。

当老人身体出现不适、迷路并发出语音求救信号后，通过LD3320模块对音频信息进行解码输出，直接通过GSM 模块给家人发送地理位置及报警信息。

同时当误按或者自倾倒出现判断失误时，可通过误报键清除报警信号，此时GPS 模块停止工作，给监护人发送安全信息。

系统结构框图如图1所图1系统结构框图3系统硬件设计系统硬件部分主要包括温湿度传感器、PM2.5传感器检测、LCD 显示三个模块来检测显示外出环境情况，语音识别、角度检测、GSM 短信传、GPS 定位四个模块来检测水平情况及进行定位报警等。

通过相应的传感器和STM32单片机实现对环境的检测，判断拐杖与地面的角度大小是否超过临界值，通过AT 指令发送信号控制GSM 模块发送报警信息。

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。

基于STM32的老年智能手环的设计与实现基于STM32的老年智能手环的设计与实现随着全球人口老龄化趋势日益明显，老年人的健康问题受到越来越多的关注。

为了更好地关注老年人的健康和安全，智能手环作为一种便携式的智能设备逐渐受到人们的青睐。

本文将介绍一款基于STM32的老年智能手环的设计与实现。

一、设计原理老年智能手环主要包括硬件和软件两部分。

硬件部分主要由STM32微控制器、心率传感器、温度传感器、光线传感器、加速度传感器、蓝牙通信模块等组成。

软件部分主要由嵌入式系统、数据处理算法和用户界面构成。

1. 硬件设计：（1）主控芯片：选择STM32微控制器作为主控芯片，因其具有强大的计算和控制能力，以及丰富的外设接口。

通过STM32来完成各种传感器数据的采集和处理。

（2）传感器：心率传感器用于监测老年人的心率变化，温度传感器用于监测环境温度，光线传感器用于监测光照强度，加速度传感器用于监测老年人的运动情况。

（3）蓝牙通信模块：使用蓝牙通信模块与手机 app 进行数据交互。

将手环采集到的数据传输到手机 app 上，实现数据的存储和分析。

2. 软件设计：（1）嵌入式系统：基于STM32的嵌入式系统，包括操作系统和驱动程序。

操作系统负责实时调度和管理硬件资源，驱动程序负责与传感器进行数据交互。

（2）数据处理算法：采集到的数据通过一系列算法进行处理和分析。

通过心率变化可以提前预警老年人的心血管疾病，通过温度和光线变化可以判断老年人所处环境的舒适度，通过加速度传感器可以判断老年人是否发生了跌倒等问题。

（3）用户界面：通过手机 app 与手环进行数据交互和实时监测。

用户可以查看自己的健康数据，并设置相应的警报功能，如心率过高、体温异常等。

二、实现过程本设计采用了分层设计，将整个系统划分为硬件层、软件层和用户层，分别对各个部分进行功能实现和调试。

1. 硬件实现：使用原理图和PCB设计软件进行电路设计，选择合适的电子元件，然后进行焊接和接线。

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。

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。

• 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%。

2019.14科学技术创新-85-基于Cortex-A9处理器和STM32单片机的GPS智能导航手杖设计雷嘉明王宇歌龙玲(西南民族大学电气信息工程学院，四川成都610225)摘要：随着现代社会科学技术的发展，人们出行的质量也日益提高。

而针对于一些出行较为困难的群众而言，传统的手杖已经无法满足他们的出行需求以及安全性。

基于此情形，本项目组开发了一款基于Cortex-A9处理器和STM32单片机的GPS智能导航手杖，辅之以语音识别、夜间警示、超声波避障、GSM紧急求助模块等功能，以便于在出行中能够安全、便捷地到达目的地叫关键词:Cortex-A9;STM32;GSM紧急求助；实时定位导航中图分类号：TS959.9,P228.4文献标识码：A文章编号:2096-4390(2019)14-0085-021概述众所周知，出行质量一个是人们普遍关心的话题。

但是对于部分出行较为困难的人群，如老年人、残疾人等,他们的出行质量还有待提升。

随着中国老龄化的趋势日益明显，老人和残疾人的出行问题一直也是有待解决的问题，而市面上已有的手杖反馈出的问题也很直观，它们只能够提供简单的避障以及随时休息，出行安全的效率不高，所以，本项目组立志研究出一款基智能导航手杖，其所附带的功能能够较好地辅助他们的出行。

2系统总体设计布局该智能导航手杖,不仅可以起到实时定位导航的功能，而且还带有语音输入功能和夜间警示、超声波避障和GSM紧急求助功能,结构框图如图1所示。

当使用者通过语音输入目的地后,Cortex-A9处理器内部的软件将自动识别目的地并将其化为文字,通过地图进行导航％同时,当检测到外部光线强度降低时,手杖将会自动开启前照灯，起图1智能导航手杖系统结构图到夜间警示和照明路线的作用。

当检测到前方有障碍物时，超声波避障模块将会发出报警,提示前方有障碍物。

当使用者需要求助时，按下按键.使用GSM模块拨打电话到指定的手(转下页)3.3LTE宽带集群方案的价值LTE宽带集群方案主要是借助4G宽带无线通信手段实现的对全站场的科学调度，不仅可以加强安全管理，同时也能够深化生产改革，让铁路工作效率得到大幅度提高。

《基于STM32的老年智能手环的设计与实现》篇一一、引言随着科技的发展和人口老龄化的趋势加剧，对于老年人生活的照料与健康监测日益重要。

为满足市场需求，基于STM32微控制器的老年智能手环设计逐渐兴起。

本文将详细介绍基于STM32的老年智能手环的设计思路、实现方法及关键技术。

二、系统设计概述本设计以STM32微控制器为核心，集成了传感器模块、无线通信模块、电源管理模块等。

传感器模块包括心率监测、血压监测、运动计步等传感器，用于实时监测老年人的健康状况和运动情况。

无线通信模块采用蓝牙或低功耗无线通信技术，实现与手机或其他设备的连接。

电源管理模块负责为手环各模块提供稳定的电源供应。

三、硬件设计1. 微控制器选型选用STM32系列微控制器，具有低功耗、高性能、丰富的外设接口等特点，满足手环的实时监测和数据处理需求。

2. 传感器模块设计根据需求选择合适的心率、血压传感器，并设计相应的电路进行信号采集与处理。

同时，加入运动计步传感器，用于记录老年人的运动情况。

3. 无线通信模块设计采用蓝牙或低功耗无线通信技术，实现手环与手机或其他设备的连接，方便数据传输与远程控制。

4. 电源管理模块设计设计合理的电源管理电路，为手环各模块提供稳定的电源供应，并采用低功耗设计，延长手环的使用时间。

四、软件设计1. 操作系统与开发环境采用嵌入式操作系统，如RT-Thread等，为手环提供稳定、高效的运行环境。

使用Keil或IAR等开发工具进行编程与调试。

2. 数据处理与算法实现通过编写相应的算法，对手环采集的心率、血压等数据进行处理与分析，实现实时健康监测。

同时，通过运动计步算法，记录老年人的运动情况。

3. 通信协议与数据传输制定合适的通信协议，实现手环与手机或其他设备之间的数据传输与远程控制。

支持多种数据格式，方便用户查看与分析。

五、实现与测试1. 电路制作与焊接根据设计图纸制作电路板，并进行元器件的焊接与调试。

2. 程序烧录与调试将编写好的程序烧录到手环中，进行功能测试与性能调试。

基于STM32单片机的多功能智能拐杖设计作者：郑灏喻伟闯钱楷龚美凤刘志雄来源：《科技创新与应用》2018年第15期摘要：针对目前老人出行安全的问题，设计一款在老人出现意外状况时能及时呼救和报警的智能拐杖。

设计以STM32单片机为控制核心，结合当前先进的成熟的信号处理算法、传感器技术、无线通信技术，采用MPU6050水平检测模块实时测量拐杖与地面的倾角，在出现突发情况时通过语音模块识别求救，GPS模块实现定位功能，以信息的方式发送给监护人。

此外，系统还能显示温湿度、PM2.5浓度等环境信息。

测试结果表明，整个系统性能稳定，灵敏度高，操作方便，并且功能易于扩展，满足老年人出行多方面需求。

关键词：STM32单片机；水平检测；语音识别；GPS定位中图分类号：TP311 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）15-0032-02Abstract： Aiming at the problem of safety for the elderly， a smart crutch is designed which can call for help and call the police in time when an accident occurs. The design takes STM32 microcontroller as the control core， combines the current advanced signal processing algorithm，sensor technology， wireless communication technology， and adopts the MPU6050 horizontal detection module to measure the angle between crutches and the ground in real time. In case of emergency， the GPS module realizes the positioning function through the voice module identification and call for help GPS module， and sends the information to the guardian in the way of information. In addition， the system can also display temperature and humidity， PM2.5 concentration and other environmental information. The test results show that the whole system has the advantages of stable performance， high sensitivity， convenient operation， and easy expansion of functions to meet the needs of the elderly in many aspects of travel.Keywords： STM32single chip microcontroller； horizontal detection； speech recognition；GPS positioning1 概述21世纪的中国各地人口老龄化现象日益明显，外出出行及运动是新世纪老年人的生活理念，但另一方面摔倒也是老年人经常发生的意外，严重影响了老人的身心健康[1]。