基于超声波测距仪的导盲仪设计

基于STC89C52的超声波导盲系统设计作者：薛晶晶周旭董宇欣王旭孟凡龙来源：《物联网技术》2019年第09期摘要：为了解决盲人因身体原因，行走时不能准确及时地发现并躲避障碍物的问题，设计一款具有听觉/感触和夜间照明预警功能的超声波导盲系统。

该系统以STC89C52单片机为主控芯片，包括报警、震动、光敏等模块，能够实时监控使用者与障碍物之间的距离，距离决定蜂鸣器发出不同的报警音调。

当外界环境太嘈杂且距离小于设定距离时，震动模块将会启动;当外界光线较弱时，光敏模块会启动LED照明功能，让行人车辆注意避让盲人。

从用户方面来看，该系统采用视频与文字双重解释的使用方法，以便用户尽快熟悉使用该产品。

该系统便携、廉价，将会很大程度上解决盲人行走安全和不便的问题，是一款适合盲人群体的性价比较高的预警系统，具有十分广阔的应用前景。

关键词：回波定位;超声波传感器;单片机;导盲系统;预警系统;视频解释中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2019）09-00-040 引言盲人作为一个特殊群体，也是社会成员的一部分。

据研究报告显示，中国每年新增盲人大约45万人，盲人在生活等方面十分不便。

如何让盲人也能便捷安全的出行成为一个焦点问题。

传统的导盲系统有盲道、导盲犬、红外线导盲等，但它们都存在各自的局限性。

盲道占用现象屡见不鲜，严重影响盲人群体的行走安全及社会参与，然而普通市民似乎都对盲道被占这一现象“熟视无睹”和“无动于衷”，致使盲道占用现象没有得到任何改观[1]。

导盲犬训练的专业性强、时间长、劳动强度大、耗资多，加之驯成后无偿捐献给盲人使用，无资金回收，因此不能被广泛普及。

红外线导盲在复杂外界环境中使用时，易受光线的干扰，从而使虚警率较高。

如果有一种集简单便携、成本低廉、方向性强、对障碍物定位精确等特点于一身的设备，那么将会很大程度上解决盲人出行安全和不便的问题[2]。

众所周知，盲人由于生理缺陷造成视觉的丧失，但是他们的触觉和听觉会比常人敏感得多。

基于超声波的一种语音导盲仪的设计研究作者：苏振强李月洁薛超引王星宇来源：《电脑知识与技术》2018年第17期摘要：针对视障人群在生活中如何安全避障的問题，本设计研究了一种基于主控芯片为飞思卡尔K60芯片的超声波测距导盲系统。

本论文主要阐述了超声波检测模块工作原理、工作方式以及系统结构，本系统通过所测距离与语音系统和报警电路实现对视障人群的提示。

实践实验表明该系统具有系统性能稳定、结构简单、测距准确、体积小、使用方便、性价比高等特点。

关键词：导盲仪；超声波检测；语音播报；震动模块中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）17-0237-02据统计全世界有盲人4500万左右，低视力人群是盲人的3倍，大约有1.4亿人，我们国家约有500万盲人，占全世界盲人人口的18%，是全世界盲人最多的国家。

我们国家盲人的数量非常庞大，几乎每100个中国人里，就有约1个盲人。

因此，对于导盲装置的研究也是非常有必要的，目前市场上现有的相对成熟的导盲装置如：导盲机器人、导盲犬、GPRS导盲定位等，但是这些成本都很高，尤其像导盲犬，训练周期长，服役时间有限。

但是超声波对障碍物的检测灵活且距离范围广，而且设备成本较低，便于携带，能够很好应用于导盲装置。

本文用到的超声波测距模块可以快速实时的检测障碍物的距离，并加以震动感知模块、语音播报模块、报警模块可以及时的提示盲人对于障碍物的躲避。

1 系统硬件设计本设计采用飞思卡尔（Freescale）半导体公司推出的Kinetis系列微控制器K60为主控芯片，控制超声波的发送、接收、处理、语音播放、震动及蜂鸣器报警提示，原理框图如下，系统硬件主要包括超声波发送与接收模块、震动马达模块、语音模块、蜂鸣器报警模块、闪光灯模块。

1.1 超声波模块根据本系统要求的检测范围，经过详尽的参数和性能对比，本系统选用HC-SR04模块实现超声发射与接收。

目前的超声波测距方法有很多种方式，如往返时间检测法、声波幅值检测法和相位检测法等。

基于超声波测距原理的电子导盲车设计作者：王力程陈锐韩旭苏龙霞来源：《电子技术与软件工程》2018年第18期摘要；使盲人有安全感是此项目最人性化的特点，做到利用超声波与盲人身上佩戴的特殊标记物使电子导盲小车与盲人同步，盲人速度加快则安全距离减小，单片机通过超声波一传感器感应控制电机调整转速，增大距离，使之重新保持一定安全距离，反之亦然。

【关键词】蓝牙导盲犬避障1 项目意义据了解我国大概有877万的视障者，而导盲犬是可以为视障者提供向导服务的犬，能够使盲人方便地出入诸多场合，融入社会生活。

但是并不是所有的犬类都可以用作导盲犬的训练，拉布拉多有千分之三的适合率做导盲犬，金毛为千分之二，而德牧仅为千分之一，这些千里挑一的狗从2个月开始就接受训练，通常训练好一条导盲犬要花一年半左右的时间，一条导盲犬的价格最少也要万元左右，一条训练有素的导盲犬价格更是高达十几万元。

2 项目研究内容以及拟解决的关键问题或重点难点2.1 研究内容据小车避障系统设计的要求，由避障模块，主控模块，动力模块，电池模块等部分组成。

小车在行驶过程中要能准确的避开途中遇到的障碍物，因此电子导盲小车的探测距离需要有一定的长度，以留给小车足够的时间进行转向，又考虑到在测障过程中小车车速及避障反应对小车速度的限制，小车应在距障碍物较远的范围内做出反应，这样才能在顺利绕过障碍物的同时还为下一步转向做准备。

据盲人避障系统设计的要求：通过蓝牙模块及语音模块以语音告知盲人周围障碍物的情况，利用超声波测距原理，由装置在车尾上的探头发送超声波至盲人身上的特殊标记物后反射此声波，计算出车体与盲人间的实际距离。

采用语音模块，使得电子导盲小车在避障的时候时延发出信号转换成音频信号通过蓝牙模块，传输到盲人的蓝牙耳机中，如此电子导盲小车可根据当前所处环境，提示盲人躲避障碍物，盲人需佩戴蓝牙耳机，电子导盲小车可实时探测周围情况然后将时延后的语音传达绐盲人，并做到盲人与电子导盲小车同步，盲人行进速度控制电子导盲小车行进速度。

超声波盲人探路仪的设计一、引言二、设计原理盲人探路仪使用超声波传感器来检测前方障碍物的距离，通过发出超声波信号并接收其回波来测量距离。

设备将根据检测到的距离提供声音或震动信号，以帮助盲人避开障碍物。

三、硬件设计1.超声波传感器：使用超声波模块来检测前方的障碍物，该模块通常包括发射和接收超声波的传感器。

2. 微控制器：使用微控制器来控制传感器的工作，并处理测量到的距离数据。

常见的微控制器包括Arduino和Raspberry Pi。

3.声音/震动模块：根据检测到的距离提供反馈信号，可以使用蜂鸣器来产生声音，或者使用震动模块提供震动信号。

4.电源供应：使用可靠的电源供应来提供设备所需的电能，如电池组或者可充电电池。

四、软件设计1.超声波检测：在软件中编写代码，读取传感器发送和接收的超声波信号，并计算测得的距离。

2.距离判断：根据测得的距离数据，判断是否有障碍物存在，并确定提供怎样的反馈信号。

可以根据需求设定距离阈值，当距离小于该阈值时，触发反馈信号。

3.反馈信号：根据检测到的距离提供相应的反馈信号。

可以使用文本转语音的技术，将距离信息转化为声音信号，通过蜂鸣器播放出来；或者使用震动模块产生不同频率或强度的震动，引导盲人避开障碍物。

4.用户接口：为了方便用户使用，可以在设备上添加按钮或滑动开关，用于开启或关闭探路仪，或调节反馈信号的音量和震动强度。

5.可拓展性：除了基本的超声波探路功能，还可以添加其他功能，如声音导航、地图定位等。

五、结论超声波盲人探路仪是一种简单而有效的辅助性设备，帮助视力受损人士更好地导航和移动。

该设备基于超声波传感技术，通过测量前方障碍物的距离，提供适当的声音或震动反馈。

本文介绍了超声波盲人探路仪的硬件和软件设计原理，并提出了一些可拓展性的改进方向，以满足用户的不同需求。

• 25•基于超声波传感器和GPS的多功能导盲杖具有超声波避障、GPS定位导航、系统语音播报和紧急警报功能。

超声波避障能够有效的识别前方腿部以上不贴合地面的障碍物，GPS导航帮助盲人识别路线安全回家，考虑到盲人外出发生意外和不定项因素我们采用语音播报和紧急警报增加了盲人外出的安全性。

1 系统的功能介绍本项目采用51单片机对整体电路进行控制进行总体控制，利用当盲杖本身的特点，对前方路面的上的障碍物进行识别，通过超声波传感器识别导盲杖无法触碰到的腿部以上不贴合地面的障碍物，当有前方障碍物距离盲人到达设定距离时，语音播报模块将会发出规律短促提示音，距离障碍物越近播报声音越急促，提醒盲人要尽快躲避，与传统导盲杖相比扩大了障碍物可识别的范围。

导盲杖内部GPS模块可以实时定位当前所在位置，导盲杖设有两个开关，当使用者无法识别当前道路时，按下导航按钮即可通过语音模块发出的提示安全回家。

警报按钮按下时，单片机控制蜂鸣器发出警报，帮助盲人遇难时寻求帮助。

基于超声波传感器和GPS的多功能导盲杖设计相对于传统导盲杖功能更加全面，更加2.1 主体80C51芯片80C51控制芯片，其主要目的为驱动各个传感器，发送控制信号以及接收传感器检测的信息，将接受和发送的信号进行运算处理，重复发送接收过程，进而连接各个部分元器件，将功能综合化。

2.2 超声波避障系统超声波避障，主要采用超声波传感器和语音播报系统，超声波传感器将检测的超声波信号转化成电信号发送给51单片机芯片，单片机将接收到的电信号进行比较、处理、运算，通过超声波模块识别的距离发送的不同信号，单片机的内部程序将会对信号进行分类，再发送相应命令给语音播报系统，语音播报系统接收到电信号，控制相应的语音信号发出。

2.3 GPS导航系统GPS导航系统，主要采用WF-NEO-6M GPS模块其特点是高性能、低功耗，通过时间差和速度计算距离进而确定使用者的位置，卫星增强系统（SBAS）进行校正数据减小了误差，其中SBAS （卫星增强系统）是一种GPS增强技术，它利用地面的RIMS（测距和完整性监测站）计算GPS完整性和校正数据，并利用地球同步基于超声波传感器和GPS的多功能导盲杖设计泰山学院物理与电子工程学院 孟 辛 李雪莉图1 基于超声波传感器和GPS的多功能导盲杖设计图智能化、便捷化、安全化，增加了太阳能充电，安全环保，续航时间长，本产品更加保障了盲人出行的安全性，符合新型导盲杖的发展趋势。

基于超声波的盲人导盲系统的设计毛达许;程海玉【摘要】In order to avoid the interference problem receiving equipment appear to use infrared automatic perceived barriers equipment itself actively send the signal, the design of a portable device, the blind when walking to the device worn on the arm, or installed on a crutch, the device can real-time detect whether there exist obstacles within a distance in front. And by the voice system sends reminders, can effectively avoid the blind man hit the barrier and the injuries. Ultrasonic wave has strong direction, energy easy to set in, communication distance, and has certain accuracy, relatively small volume, convenient carrying, low price and other characteristics of the obstacles by using ultrasonic distance measurement positioning, design and implementation of the blind guide device, has a certain practical value.%为了避免使用红外线自动感知障碍设备时出现的接收设备本身主动发送信号的干扰问题，设计一种简易便携装置，盲人在行走时把此装置戴在手臂上，或者安装在拐杖上，该装置能够实时探测前方一段距离内是否有障碍物存在，并由语音系统发出提醒，可以有效地避免盲人撞到障碍物而受伤的情况。