基于arduino的技能导盲棍的设计与实现文档

基于单片机的智能盲人手杖的设计盲人手杖是一种帮助视障人士出行的辅助工具，它能够帮助盲人更加方便和安全地行走。

传统的盲人手杖主要是通过接触地面时的震动来提示盲人前方是否有障碍物，但这种方式存在一定的局限性，可能无法及时准确地发现障碍物。

而，通过集成各种感知及信息传输技术，能够实现更加智能和全面的辅助功能，为盲人提供更好的出行体验。

首先，智能盲人手杖的设计必须考虑到盲人在实际使用中的需求和情况。

盲人在行走时，最关键的问题就是如何避免碰撞和识别路上的障碍物。

因此，智能盲人手杖需要具备避障功能和障碍物识别功能。

在设计中，可以采用超声波传感器、红外传感器等技术来实现障碍物探测和距离测量，当手杖检测到障碍物时，可以通过声音或震动等方式提醒盲人及时避让，确保他们的安全。

其次，智能盲人手杖还可以结合定位导航技术，帮助盲人更加精准地找到目的地。

通过在手杖上集成GPS模块或者蓝牙导航设备，可以实时获取盲人的位置信息并为他们提供导航引导。

在城市中，地标众多，盲人很容易迷失方向。

智能盲人手杖可以通过语音提示或震动提醒盲人前方有导航信息，并根据实时交通情况为盲人规划最佳路线，帮助他们安全快速地到达目的地。

另外，智能盲人手杖的设计还可以考虑加入语音识别和语音交互功能，为盲人提供更加便捷的使用体验。

通过集成语音识别芯片和音箱，盲人可以直接与手杖进行语音交互，询问当前位置、目的地信息等。

同时，智能盲人手杖还可以接入互联网，获取实时天气、交通等信息，为盲人提供更全面的服务。

在紧急情况下，盲人可以通过手杖发送求助信号，实现远程呼救功能，确保盲人在面临危险时能够及时得到帮助。

此外，智能盲人手杖的设计还可以考虑加入智能灯光提示功能。

在夜晚或者光线较暗的环境下，盲人很容易迷失方向或者撞到障碍物。

通过在手杖顶部或者侧面加装LED灯，可以为盲人提供光源，引导他们前行。

同时，还可以结合光线传感器，实时调节灯光的亮度和颜色，提高盲人在夜间的识别能力。

基于Arduino的智能导盲系统作者：梁灿杰杨馥彰林楷涛陈俊填万智萍来源：《电脑知识与技术》2018年第24期摘要：随着科学技术不断发展革新，社会对盲人关注不断提高，针对全球盲人数量众多，关爱的角度出发，该文基于Arduino和STM32F429IGT6芯片作为核心控制模块，GPS模块和远程终端APP能够令家人实时跟踪确定盲人的准确起始位置和目的地。

在规划行走路线所感知的障碍物上，我们使用HC-SR04超声波测距模块和蜂鸣器有机结合来令盲人知道前方有障碍物，通过SIM900A模块来实现一键拨号，及时联系家人。

盲人的日常生活需要借助其他工具的感知与判断周围的空间事物从而构成本项目的实现出发点。

如何让盲人更方便的出行，更好的让他们家人得以安心是本次研究的难点所在。

本项目所设计的导盲器搭载APP定位功能和打电话功能、超声波测距震动功能，它符合盲人的出行需求，也更加的贴近正常人的生活。

关键词：导盲；超声波；GPS；Arduino中图分类号：TN2 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）24-0190-04Abstract： With the continuous development of science and technology innovation， the society is paying increasing attention to blind people. In view of the large number of blind people around the world and the love of care， this article is based on Arduino and STM32F429IGT6 chip as the core control module， GPS module and remote terminal APP can enable family members to track and determine in real time. The exact starting position and destination of the blind person. In planning the obstacles perceived by the walking route， we use the HC-SR04 ultrasonic ranging module and the buzzer to combine organically to make blind people know that there are obstacles in front of them and use the SIM900A module to implement one-touch dialing to promptly contact the family. The daily life of the blind needs to use other tools to perceive and judge the surrounding space things to form the starting point for the realization of this project. How to make it easier for the blind to travel and to make their family members feel more comfortable is the difficulty of this study. The guidance device designed by this project is equipped with an APP positioning function and a call function， and an ultrasonic ranging vibration function. It is in line with the travel needs of the blind and is more close to the normal life.Key words： Guided blind； Ultrasonic； GPS； Arduino“盲人的世界到底是一片黑色，还是连黑色都不存在？”这是社会大多数正常人都存在的疑问。

智能导盲拐杖的设计毕业论文YUKI was compiled on the morning of December 16, 2020天津职业技术师范大学Tianjin University of Technology and Education 毕业论文专业：班级学号：学生姓名：指导教师：二〇一三年六月天津职业技术师范大学本科生毕业设计基于单片机电子导盲拐杖设计Electron blind-guide crutch design based on MCU 专业班级：学生姓名指导教师：学院：电子工程学院2013年06月摘要随着社会的发展，在社会生活中应用超声波测距技术已很广泛，如汽车倒车雷达、测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。

由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声测距技术的研究和开发具有实际意义。

本设计研究为盲人提供行走时，遇到前方障碍物提前躲避的预警系统。

以AT89S52作为核心处理器，采用超声波回波时间差测量人与物体之间的安全距离，实现了提前预警使用者避让障碍物，起到避免安全隐患的作用。

该系统是基于AT89S52单片机的超声波测距系统,它根据超声波在空气中传播的反射原理,以超声波传感器为检测部件, 应用超声波在空气中传播的时间差来测量距离。

夜晚时利用光敏传感器控制警示灯开关，警示来往车辆避让。

另有时间播报功能。

主要由测距系统（包括超声波发射模块、超声波接收模块）和语音报警系统，时间播报系统，警示灯控制系统，稳压电源，五个主要模块构成。

该设计利用AT89S52单片机系统的I/O口，控制超声波传感器发出40KHz的超声波，利用反射回来的超声波信号，经过放大、整形、滤波等电路回到单片机，比较调试后确定与障碍物之间的距离，完成测距。

该装置将单片机的实时控制及数据处理功能，与超声波的测距技术、传感器技术相结合。

语音系统发出警示音，提醒使用者前方障碍物需躲避。

使盲人在看不见的情况下，能够识别前方的障碍物正常的行走，从而起到保护盲人安全的作用。

2021年第05期Science and Technology&Innovation I科技与创新文章编号：2095-6835(2021)05-0061-02基于Arduino的智能导盲杖的设计袁世峰，张若雨，刘春，王玉萍（郑州科技学院，河南郑州450064）摘要：中国盲人数量已经突破1700万人，盲人出行问题迫在眉睫，基于Arduino的智能导盲杖的设计旨在减缓盲人出行问题，导盲杖搭载超声波传感器、GPS/北斗定位系统，MP3模块等，将路况信息实时反应给盲人，减少盲人出行的困难。

在额外之余使用MP3模块还能给盲人带来一些音乐，缓解盲人心情。

关键词：超声波传感器；GPS/北斗定位系统；Arduino；MP3模块中图分类号：TH789文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2021.05.023为减轻盲人出行难的问题，笔者们设计此款智能导盲杖，虽然目前市场上有相关产品，但大多都有缺陷，比如单一的超声波测距，这样无法将完整的信息传送给盲人，也会给盲人带来一些问题。

还有一些专家学者设计出来的相关产品，也都是为了缓解盲人出行问题，笔者们设计的此款智能导盲杖将融合各家之所长，也为缓解盲人出行问题做出一些贡献。

1导盲杖的功能设计导盲杖使用Arduino系列单片机为微控制器，可实现以下功能：①在杖体下部设置超声波传感器，利用超声波传感器测距工作原理将前方障碍物反应给盲人，利用震动模块和语音播报模块将信息传递给盲人。

②GPS/北斗导航定位，盲人遇到麻烦时，可以按下独立开关，相关联人发出位置信息,关联人凭此可快速找到盲人。

③杖身设置MP3模块，盲人感到无聊的时候，可以播放音乐。

④杖身设置一条LED灯,在光敏电阻的控制下，光线暗时亮灯，便于路人看到盲人，缓解盲人夜间出行的压力。

导盲杖功能设计如图1所示。

图1导盲杖功能设计图2智能导盲杖的硬件设置2.1微处理器导盲杖采用的是Arduino Uno R3的开发板,它有14个数字输入/输出引脚（其中6个可用作PWM输出）,6个模拟输入，16MHz晶振时钟，USB连接，电源插孔，ICSP接头和复位按钮。

基于Arduino的智能导盲系统梁灿杰杨馥彰林楷涛陈俊填万智萍摘要：随着科学技术不断发展革新，社会对盲人关注不断提高，针对全球盲人数量众多，关爱的角度出發，该文基于Arduino和STM32F429IGT6芯片作为核心控制模块，GPS模块和远程终端APP能够令家人实时跟踪确定盲人的准确起始位置和目的地。

在规划行走路线所感知的障碍物上，我们使用HC-SR04超声波测距模块和蜂鸣器有机结合来令盲人知道前方有障碍物，通过SIM900A模块来实现一键拨号，及时联系家人。

盲人的日常生活需要借助其他工具的感知与判断周围的空间事物从而构成本项目的实现出发点。

如何让盲人更方便的出行，更好的让他们家人得以安心是本次研究的难点所在。

本项目所设计的导盲器搭载APP定位功能和打电话功能、超声波测距震动功能，它符合盲人的出行需求，也更加的贴近正常人的生活。

关键词：导盲；超声波；GPS；Arduino中图分类号：TN2 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）24-0190-04Abstract： With the continuous development of science and technology innovation， the society is paying increasing attention to blind people. In view of the large number of blind people around the world and the love of care， this article is based on Arduino and STM32F429IGT6 chip as the core control module，GPS module and remote terminal APP can enable family members to track and determine in real time. The exact starting position and destination of the blind person. In planning the obstacles perceived by the walking route， we use the HC-SR04 ultrasonic ranging module and the buzzer to combine organically to make blind people know that there are obstacles in front of them and use the SIM900A module to implement one-touch dialing to promptly contact the family. The daily life of the blind needs to use other tools to perceive and judge the surrounding space thi[本文来自于]ngs to form the starting point for the realization of this project. How to make it easier for the blind to travel and to make their family members feel more comfortable is the difficulty of this study. The guidance device designed by this project is equipped with an APPpositioning function and a call function， and an ultrasonic ranging vibration function. It is in line with the travel needs of the blind and is more close to the normal life.Key words： Guided blind； Ultrasonic； GPS； Arduino“盲人的世界到底是一片黑色，还是连黑色都不存在？”这是社会大多数正常人都存在的疑问。

基于51单片机的智能视觉播报盲杖研究随着社会的进步和科技的发展，人们对于改善盲人生活质量的关注度也越来越高。

为了解决盲人在日常生活中行走困难的问题，许多智能辅助设备被研发出来。

本文将重点研究基于51单片机的智能视觉播报盲杖，探讨其工作原理、设计思路以及未来的发展方向。

一、引言在现代社会中，盲人朋友的行动障碍一直是一个严重的问题。

传统的盲杖只能提供较简单的触觉反馈，无法帮助盲人更好地适应复杂的环境。

而基于51单片机的智能视觉播报盲杖可以通过图像识别技术提供更丰富的信息，帮助盲人更好地避开障碍物。

下面将详细介绍该盲杖的工作原理和设计。

二、工作原理基于51单片机的智能视觉播报盲杖主要由图像采集模块、图像处理模块、语音播报模块和控制模块组成。

2.1 图像采集模块图像采集模块使用摄像头对周围环境进行实时拍摄，并将图像信息传输到图像处理模块。

2.2 图像处理模块图像处理模块利用图像处理算法对采集到的图像进行分析和处理。

通过识别图像中的障碍物或标志，该模块可以判断出盲人周围的环境情况。

2.3 语音播报模块语音播报模块通过内置的语音合成技术将处理结果转化为语音信号，并通过扬声器输出。

盲人可以通过听取播报信息来了解前方是否有障碍物。

2.4 控制模块控制模块是整个智能盲杖的核心部分，它根据图像处理模块的结果来控制语音播报模块的工作。

当图像处理模块检测到障碍物时，控制模块会触发语音播报模块播报相应的提示信息。

三、设计思路针对基于51单片机的智能视觉播报盲杖，我们的设计思路主要包括以下几个方面：3.1 硬件设计在硬件设计方面，我们需要选择适合的摄像头模块和51单片机模块，并将它们进行连接。

此外，还需要设计合适的电池供电方案以及扬声器输出电路。

3.2 软件设计在软件设计方面，我们需要编写图像处理算法，用于对采集到的图像进行分析和处理。

另外，还需要编写控制模块的程序代码，实现对语音播报模块的控制。

3.3 系统优化为了提高系统的性能和稳定性，我们可以对算法进行优化，以提高图像处理的速度和准确率。

（1）A r d u i n o主 控 板：目前 最 流 行 的 还 是 属于 A r du i no U NO，所以本系统 采用A r du i no 具 有普 适 性。A rduino 促 进了许多开源项目的生产和开发。此 外，A r d u i n o 本 身 是 通 过 聚 合几 个 开源 项目生 成的。 Arduino的开源项目聚合如图1所示。
信息科学 DOI:10.16660/ki.1674-098X.2011-5640-9750
科技创新导报 2021 NO.05
Science and Technology Innovation Herald源自复合型智能盲杖的设计与实现①
李万明 周稳 (河南工程学院计算机学院 河南郑州 451191)
3 系统整体编码 需要设置引脚，并设置蜂鸣器为输出模式，故设置
数字信号变量。触摸传感器接触一次便处于低电平， 再按一下为高电平，故可以利用高电平触发报警。需要 设 置 l e d 和 触 摸 传 感 器 的引脚，这 里巧妙的利用 高 低 电平不同实现触摸传感器的共用。超声波进行回波检 测，故 需 要设 置一 个发 送 脉冲的引脚，一 个接 收回波 的引脚。这里需要用到测量脉冲宽度的pulseIn函数， 也就是超声波发射到接收时间，并利用换算关系得到 障碍物的距离，编码如下。
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald 113
科技创新导报 2021 NO.05 Science and Technology Innovation Herald
信息科学
const int Pin=2;//触摸传感器不变 int State = 1; //用于接收信号 void setup() { pinMode(l, OUTPUT);//设置LED为输出模式 pinMode(Pin, INPUT); //设置触摸传感器为输入 模式 } void loop() { State = digitalRead(Pin);//用于接收数字信号 if (State ==LOW )//触摸传感器低电平发声 { digitalWrite(l, HIGH); } else{ digitalWrite(l, LOW);}} #include <Wire.h> const int T = 5; const int E = 6; const int bu=8; float c; void setup() { pinMode(T, OUTPUT); pinMode(E, INPUT); Serial.begin(9600); pinMode(bu, OUTPUT); } void loop() { digitalWrite(T, LOW); //低高低电平发一个短时间 脉冲去TrigPin delayMicroseconds(2); digitalWrite(T, HIGH); delayMicroseconds(10); digitalWrite(T, LOW); c = pulseIn(E, HIGH) / 58; //将回波时间换算成 cm if (c<=20 ) { digitalWrite(bu, HIGH); } else { digitalWrite(bu, LOW); } c = (int(c* 100)) / 100; //保留两位小数

《基于Arduino的智能导盲棍设计与实现》报告题目：基于Arduino的智能导盲棍设计与实现_姓名：某某某专业：XXXXX指导教师：成绩：计算机与信息工程学院20 年月目录1.引言 (2)1.1 项目背景 (2)1.2 创意描述 (2)1.3 项目分工......................................... 错误!未定义书签。

2.相关技术介绍 (2)2.1 Arduino介绍 (2)2.2 相关套件介绍 (3)2.3相关项目对比 (3)3.功能及总体设计 (4)3.1功能介绍 (4)3.2总体设计 (4)4.项目实现 (8)4.1超声波测距模块 (8)4.2蓝牙连接模块 (9)4.3语音提示模块 (10)4.4照明模块 (11)4.5电量提示模块 (11)5.产品展示 (12)6.总结与展望 (13)参考文献 (14)附录一元器件清单 (15)实训日志................................................. 错误!未定义书签。

教师评语................................................. 错误!未定义书签。

1.引言1.1 项目背景盲杖可以在盲人外出时起到避障的作用，方便盲人出行，但是，盲人使用盲杖行走时，无法感知前方一定距离内是否有障碍物，也无法感知左右方是否有障碍物，更无法提示过路行人注意规避。

同时在昏暗的环境中，盲人无法自主的有效规避其他行人车辆，并且他人也无法明确的察觉盲人，所以我们需要给其他人一定的提示，以此来规避盲人。

因此，制作一款智能导盲棍，补足上述缺点是非常有必要的。

本项目的智能导盲棍，设计旨在让盲人正确接收到障碍物的具体信息，并提示盲人避障，让盲人的出行更加便利[1]。

1.2 创意描述本项目的创新点包括一下两项：（1）测距：智能导盲杖与普通导盲杖最大的区别就在于测距功能，为充当盲人的眼，为盲人看清各方向是否存在有障碍物。

基于单片机的多功能智能盲杖摘要：随着我国当前经济实力的增长，视障群体的自立意识也在不断增强，盲人更期盼于能够满足其自身独立出行的方法和工具。

该盲杖基于STM32F407和STM32F103单片机，利用US-100超声波模块、OV2640摄像头、XFS5152CE语音合成芯片与ALIENTEK红外遥控器等共同实现遥控发送接收、语音、超声波探测、人脸识别等功能。

该盲杖能够在盲人出行时通过语音播报及时将路况情况反馈给使用者并能够提醒盲人盲杖所在位置，保证盲人行走安全；同时该盲杖能够及时帮助盲人识别周围的人群，通过识别扫描判断是否为盲人所熟悉的人，并将识别和判断结果播报给盲人，避免盲人未知的危险。

该盲杖旨在保障盲人的出行安全以保证盲人外出自由，带给盲人行走的安全感和愉悦感。

关键词：盲人智能手杖；单片机；超声波测距；人脸识别1.引言盲人由于收到视力的限制，外出行走多依靠于盲杖，而传统的导盲杖仅起到探索前方路面的作用。

经查阅得知，当前已有的智能盲杖多是对于前方障碍物的探测研究，缺乏可以帮助盲人与外界交流的设计，盲人无法对陌生人进行身份判断，盲杖丢失时盲人无法找回盲杖，因此这种导盲拐杖对于盲人的保护不够全面，不能满足盲人日常的需求。

本系统采用STM32F103和STM32F407单片机作为控制器，设计出一种集超声波探测、人脸识别、语音播报、遥控发送接收于一体的多功能导盲手杖，可以对前方的障碍物进行探测、实时锁定盲杖的位置避免盲杖丢失、对所遇到的人进行识别判断并通过语音播报反馈给盲人。

1.盲杖总体功能设计概述本文设计的智能盲杖所完成的功能包括超声波测距、人脸识别、红外遥控、语音播报四个模块。

在盲人外出时，盲杖的超声波测距模块可以检测前方是否有障碍物，并且探测出盲人与障碍物之间的距离，已达到提前发出障碍物信息给盲人的目的，使得盲人可以做出相应的反应，及时避开障碍物；人脸识别模块可以预先录入盲人亲朋好友的人脸信息，在外出遇到他人时，该模块可以通过识别人脸，将识别信息与已录入的信息对比，判断出该人是否为盲人的亲朋好友。

为测距模块。利用超声波传感器完成测距，对盲人前方道路 上的障碍物进行距离探测，并把障碍物距离信息转换成语 音提示，盲人可以根据提示音，在避让障碍的同时达到导盲 作用。同时，考虑到在夜晚时能见度低，为了车辆和行人更 容易避让盲人，采用光敏电阻检测周围环境的亮度，并将该 亮度转化为相反逻辑的红色警示光，用来提醒来往行人和车 辆及时避让。本系统还提供语音播报时间功能，能进行整点 提醒。
LI Haidong，KANG Wei，GAO Xiaoling，DAI Rui （Xinhua College of Ningxia University，Yinchuan 750021，China）
Abstract：The traditional walking stick can not guarantee the safe travel of the blind. This system uses the single-chip STC89C52 as the core processor，adopts ultrasonic ranging technology，ISD1420 voice chip，and uses the proteus software to build the hardware simulation circuit of each module of the system，combined with Keil C platform is implemented by software programming. Through debugging and testing，the system design blind intelligent walking stick，can detect the obstacles on the road，and provide voice prompts，time broadcast，light alarms，etc.，to provide blind people with obstacles when walking，to avoid potential safety hazards.

摘要世界上视觉障碍者数量众多，他们只能用60％的感觉来获取信息。

盲人生活在黑暗的世界中，给工作、生活、社交活动带来了莫大的困难。

如何安全行走，是盲人生活中最大的问题。

为了解决这一问题，本文模仿蝙蝠的超声应用能力和原理，在研究现有的电子式超声波导盲系统的基础上，应用回声定位原理，通过发送超声波，然后获得并分析障碍物的回波信息，研制了一套超声波导盲系统(导盲杖)。

超声波导盲杖是为视觉障碍者提供环境导引的辅助工具。

它通过超声波传感器对周围环境进行探测，将探测的信息反馈给视觉障碍者，帮助他们视觉信息的缺失。

因而设计一款实用的导盲杖来帮助视觉障碍者是十分重要的。

本设计在分析了导盲辅助工具特点的基础上，确定了超声波导盲杖的总体设计方案，重点阐述了系统的硬件设计和软件设计。

系统采用AT89S51作为主控制器，利用超声测距的原理, 设计了一种超声波导盲装置，可以对盲人前面道路上的障碍物进行距离探测并把障碍物距离信息转换成声音提示, 盲人可以根据提示声音，以达到辅助盲人安全行走的目的。

关键词：导盲系统，A T89S51，超声波目录摘要 (I)1 绪论 (1)1.1研究背景及意义 (1)1.2 导盲杖的整体设计思想 (2)2 导盲杖的整体设计及原理 (4)2.1超声波的概述 (4)2.1.1超声波简介 (4)2.1.2超声波的传播 (5)2.2超声波传感器 (7)2.2.1超声波传感器简介 (7)2.2.2超声波测距的应用 (8)2.3超声波测距原理及实现 (10)2.4测量精度的影响 (11)2.4.1声时的影响 (11)2.4.2超声波频率影响 (12)2.5提高测量精度的措施 (13)3 导盲杖的硬件设计 (14)3.1单片机系统 (14)3.2超声波发射电路 (15)3.3超声波接收电路 (17)3.4语音模块电路 (18)4 导盲杖的软件设计 (20)4.1系统软件设计原理 (20)4.2单片机C语言 (20)4.3系统软件设计框图 (22)5 系统调试与优化 (23)6 总结 (24)致谢 (25)参考文献 (26)附录 (28)1 绪论随着单片机技术的不断成熟和发展，人们对电子产品的需求转移到为人类的生活上来。

www�ele169�com | 31智能应用0 引言据统计，我国约有盲人600万-700万，占世界盲人总数的18%，是世界上盲人最多的国家。

随着时代的发展，人们对盲人的关爱日益渐增，政府对盲人的重视程度也越来越高。

盲人参加一些正常活动的时候大多需要借助一些外物辅助，其中最常见的就是导盲杖。

以前的导盲杖就是一根普通的棍棒，盲人需要经过长期的练习才能勉强运用。

目前而言，市面上的导盲杖也只是用简单的铝合金之类的，它们的主要功能是可以折叠，方便携带。

这类导盲杖除了方便携带外就和原本的导盲杖没什么区别，对于盲人的帮助不是很大。

有些导盲杖上加上了语音提醒，但却是提醒周围的人，告诉他们自己是盲人，需要帮助。

虽说这样的盲人杖是方便了一点，但在某些特定环境下对盲人的帮助还不是很大，比如周围没有人但地形又很复杂的情况下，这种盲人杖所发挥的作用与传统的盲人杖发挥的作用基本一样。

本作品设计的智能导盲杖就在传统导盲杖的基础上，外加遥控发送接收、语音、超声波探测、GPS 定位等电路。

（1）遥控发送、接收系统主要是为了让盲人更好的分辨出导盲杖所在的位置，这个功能主要是为了在某些特定的情况下盲人找不到导盲杖的时候使用的，通过遥控使导盲杖发出声音，以获得导盲杖的位置所在。

（2）语音系统主要是用于提醒盲人导盲杖所在位置，障碍所在位置，达到让盲人提前知道障碍所在，使盲人更好的做出反应。

（3）超声波测距系统是为了帮助盲人检测前方何处有障碍物，以达到提前发出信号给盲人使得盲人可以做出相应的反应。

1 硬件电路设计■1.1 系统结构超声波检测系统主要由MCU 控制模块、语音芯片模块、超声波检测模块、电源模块、无线接收发射、无线遥控接收等组成，如图1所示。

定位通话系统主要由定位通话主控、GPS 定位模块、SIM■1.2 硬件模块介绍1.2.1 MCU 模块MCU 模块是采用STC89C52单片机作为控制核心，此单片机是STC 公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 字节系统可编程Flash 存储器，价格便宜，适合实际应用需要。

盲杖产品设计方案模板一、项目简介本项目旨在设计一款功能强大、便于使用、美观大方的盲杖产品，以满足盲人用户的导航和安全需求。

本方案将结合市场需求和技术创新，提供一种全新的盲杖设计。

二、目标用户本产品的目标用户是视力受损或完全失明的盲人群体。

他们需要一款能够辅助导航、提醒障碍物和保障安全的盲杖产品。

三、产品特点及功能1. 蓝牙导航功能：通过与手机连接，将导航信息实时传输到盲杖上，帮助盲人用户准确定位和找到目的地。

2. 障碍物检测功能：利用超声波传感器或红外线传感器，实时监测前方障碍物的距离，通过震动或声音提醒盲人用户避开障碍物。

3. 智能灯光：根据环境亮度自动调节盲杖顶部的灯光，以提供良好的可见性。

4. 智能语音功能：通过内置语音合成技术，盲杖可以向用户提供语音导航、警示信息等。

5. 防滑手柄设计：手柄表面采用防滑材质，提供良好的手感和抓握力，以防止盲杖在使用过程中滑落。

四、设计思路与原理1. 采用模块化设计：将各个功能模块独立设计，方便用户根据需求进行选配和更换，同时便于后期维护与升级。

2. 蓝牙导航原理：盲杖通过与智能手机进行蓝牙连接，接收来自导航App的实时位置信息，并通过震动或声音等方式向用户反馈导航指引。

3. 障碍物检测原理：通过超声波传感器或红外线传感器检测周围环境中的障碍物，将距离信息反馈到盲杖上，通过震动或声音提醒用户避开障碍物。

4. 智能灯光原理：通过环境光传感器感知环境亮度，并根据设定的光亮程度自动调节盲杖顶部的灯光。

5. 智能语音原理：通过内置语音合成芯片将文字转化为语音，通过内置扬声器向盲人用户提供语音导航、警示信息等。

五、设计材料与配件1. 盲杖材料：采用轻便耐用的铝合金材料，具有良好的抗震性和承重能力。

2. 蓝牙模块：选用稳定的蓝牙芯片，与智能手机进行稳定连接。

3. 超声波传感器或红外线传感器：采用高精度的传感器，并与主控芯片相连接，实时监测障碍物距离。

4. 环境光传感器：用于感知环境亮度，通过反馈控制盲杖顶部灯光的亮度。

基于单片机控制的导盲杖的设计摘要：世界上视觉障碍者数量众多，95%的信息是通过视觉获得的。

因而设计一款实用的导盲杖来帮助视觉障碍者是十分重要的。

本论文确定了超声波导盲杖的总体设计方案，重点阐述了系统的硬件设计。

该系统采用MCS-51系列单片机89C52作为主控制器，设计了超声波发射接收电路和语音报警电路，以及LED 提醒功能，通过单片机的控制，以达到辅助盲人安全行走的目的。

关键词：单片机；导盲杖；超声波1、引言人生活过程中95%的信息是通过视觉获得的。

盲人生活在黑暗的世界中，给工作、生活、社交活动带来了莫大的困难。

如何安全行走,是盲人生活中最大的问题。

传统的手杖使用起来有诸多不便，导盲犬的训练周期过长且价格较贵，不利于普及。

随着电子技术的不断成熟和发展，人们对电子产品的需求转移到为人类的生活服务上来。

依据超声波测距原理，可以制作导盲杖帮助盲人行走。

通过单片机对超声波测距的控制进行声音播报，来提醒盲人当前状况，也使得这完全优于导盲犬。

2、系统设计该系统由单片机、超声波发射接收电路、液晶显示电路及语音模块等组成，控制核心为单片机。

单片机在接收到传感器的信息后，将传感器的测量信号转换为距离信息，再通过语音进行提醒。

系统工作原理方框示意图如图1所示：图1 系统工作原理框图3、超声波导盲系统（1）超声波概述声波按频率高低不同可分为三种：频率低于20Hz的机械波称为次声波；在20Hz～20KHz之间的机械波，能为人耳所闻，称为声波；高于20KHz的机械波称为超声波，其中频率大于100M的机械波称为超高频声波，其具有了波粒两相性。

（2）超声波传感器超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的用于产生和接收超声波的器件，它既能够把其他形式的能转化为所需频率的超声能又能够把超声能转化为其他形式的能。

（3）超声检测的原理和方法超声测距的方法有相位检测法、声波幅值检测法和往返时间检测法等。

其中相位检测法精度高，但是监测范围有限，声波幅值检测法易受反射波的影响，采用最多的是往返时间检测法。

基于单片机的智能盲人手杖的设计
智能盲人手杖是基于单片机技术的一种辅助盲人出行的设备。

它
能够通过传感器检测周围环境，实时反馈给盲人，并提供语音提示和
震动反馈，以帮助盲人避免障碍物、寻找方向。

本文介绍了一种基于单片机的智能盲人手杖的设计。

首先，通过
光线传感器、超声波传感器等检测周围环境的传感器，获得障碍物的
距离和位置信息。

同时，为了提高设备的灵敏度和准确性，我们采用
了多个传感器的组合，并通过算法进行数据处理和分析，从而实现更
好的障碍物识别能力。

其次，为了方便盲人使用，我们在智能手杖上增加了语音提示和
震动反馈功能。

当检测到障碍物时，设备会通过语音提示告知盲人，
并输出震动信号进行提醒。

此外，我们还在手杖上增加了路线导航的
功能，通过预设目的地位置，设备能够引导盲人沿着正确的路线前进，从而减少迷路的风险。

最后，为了实现设备的智能化和可扩展性，我们采用了基于单片
机的系统架构，构建了一套完整的软硬件平台。

同时，我们还设计了
一个可编程的控制面板，允许用户自定义设备的功能和参数，以满足
不同盲人的需要。

综上所述，基于单片机的智能盲人手杖是一种非常实用的辅助设备，能够帮助盲人更加便利、安全地出行。

在未来，我们将继续完善
设备的性能和功能，进一步提高盲人的生活质量。

视力残疾患者近1300万，其中盲人约550万，低视力约750万。由此可见 盲人数量庞大。盲人作为社会的弱势群体需要我们帮助，让他们享受 到生活自理的感觉。这其中最大的问题是出行难，盲人出行主要依靠盲 道、导盲棍和导盲犬等辅助，但是因为价格和便捷等原因，这些工具远 不能满足盲人的需要，虽然市面上也存在一些智能导盲棍，但由于功能 不完善存在局限性。因此对目前的导盲棍进行了改进和完善。
2 项目实现 2.1 警示系统
运用超声波模块和红外模块获得前方障碍物的反射信息，并且 进行距离计算。如果距离小于安全距离则发出前方境的嘈杂，在警示 时添加了手控部件的震动用来辅助，达到更好的警示作用。 2.2 信息传输系统
通过GSM模块与GPRS模块将导盲棍监测的信息以主动触发和 被动触发两种模式发送到手机上，让监护人了解到更多盲人的信 息。导盲棍上拥有一个主动触发开关，如果盲人需要帮助，可以主 动触发开关，向监护人的手机终端发送求助短信来寻求帮助。 2.3 定位功能
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char **ret = explode(’.’, str1, &si); for (i = 0; i < si; i++) { x[i] = atof(ret[i]); free(ret[i]); } free (ret);while (x[1] / 10000 < 1){x[1] = x[1] * 10;} int i1 = search(str1, ‘.’); if ((str1[i1 + 1] == ‘0’) && (str1[i1 + 2] != ‘0’)) { x[1] = x[1] / 10; } else if (((str1[i1 + 1] == ‘0’) && (str1[i1 + 2] == ‘0’)) && (str1[i1 + 3] != ‘0’)) { x[1] = x[1] / 100; } else if (((str1[i1 + 1] == ‘0’) && (str1[i1 + 2] == ‘0’) && (str1[i1 + 3] == ‘0’)) && (str1[i1 + 4] != ‘0’)) { x[1] = x[1] / 1000; } else if (((str1[i1 + 1] == ‘0’) && (str1[i1 + 2] == ‘0’) && (str1[i1 + 3] == ‘0’) && (str1[i1 + 4] == ‘0’)) && (str1[i1 + 5] != ‘0’)) { x[1] = x[1] / 10000; } else if ((str1[i1 + 1] == ‘0’) && (str1[i1 + 2] == ‘0’) && (str1[i1 + 3] == ‘0’) && (str1[i1 + 4] == ‘0’) && (str1[i1 + 5] == ‘0’)) { x[1] = 0; } int tem1 = int(x[0]) % 10; int tem2 = tem1 + (int(x[0]) - tem1) % 100; x[0] = x[0] / 100.0; x[1] = tem2 / 100.0 + x[1] / 10000000.0; x[0] = int(x[0]); ret = explode(’.’, str2, &si); for (i = 0; i < si; i++) { x[i + 2] = atof(ret[i]); free(ret[i]); } free (ret); while (x[3] / 10000 < 1) { x[3] = x[3] * 10; } int i2 = search(str2, ‘.’); if ((str2[i2 + 1] == ‘0’) && (str2[i2 + 2] != ‘0’)) { x[3] = x[3] / 10; } else if ((str2[i2 + 1] == ‘0’) && (str2[i2 + 2] == ‘0’) && (str2[i2 + 3] != ‘0’)) { x[3] = x[3] / 100; } else if ((str2[i2 + 1] == ‘0’) && (str2[i2 + 2] == ‘0’) && (str2[i2 + 3] == ‘0’) && (str2[i2 + 4] != ‘0’)) { x[3] = x[3] / 1000; } else if ((str2[i2 + 1] == ‘0’) && (str2[i2 + 2] == ‘0’) && (str2[i2 + 3] == ‘0’) && (str2[i2 + 4] == ‘0’) && (str2[i2 + 5] != ‘0’)) { x[3] = x[3] / 10000; }

鄂州大学学报Journal of Ezhou University2020年7月Jul.2020第27卷第4期Vol.27 No.4doi:10.16732/ki.jeu.2020.04.032一种基于树莓派的盲人避障导航手杖袁珍（黎明职业大学 通识教育学院，福建 泉州362000 ）摘 要：提出一种基于树莓派的盲人避障导航手杖，采用树莓派作为主控制器，结合摄像头、GPS 模块、超声波测距传感 器和舵机等辅助设备，实现障碍物提醒、人脸识别、路况识别、导航和报警等功能。

与现有技术相比，能实现家属手机的远程控制，设计更加人性化、合理，并能全面保障盲人出行安全。

在未来使用时用户能自主增加一些简单的功能，扩展性强。

关键词：树莓派;图像识别；超声波测距;GPS 导航;盲人出行中图分类号：TP29文献标识码：A 文章编号：1008-9004(2020 )04-0098-03手杖是为特殊群体服务的一种辅助行走工 具，一般是为老年人或残疾人使用。

盲人是指视觉有障碍的人群，一般分为失明或者弱视两种情况, 通常都需要通过手杖来指导行路。

常见的手杖功能较为单一，例如带防滑功能、底端带有活动方向轮、结合一个可折叠凳子等。

但是这些并没有为盲 人增加很多便利，目前很多盲人出行还是靠家人 陪伴、导盲犬牵引、盲道等辅助物,使得出行的依赖性特别强。

随着科技的发展，市场上出现一些专 门针对盲人的手杖,但往往功能比较单一，控制复杂，可扩展性和灵活性都不强，家属无法对盲人进 行远程监控,造成盲人出行安全性较低O本设计的目的在于提供一种方便盲人出行，提 高盲人出行安全，可扩展性强、功能多样、人性化、 操作简易的基于树莓派的盲人避障手杖。

1总体设计方案一种基于树莓派的盲人避障导航手杖的总体结构如图1所示，结构可以分为用户端和远程控 制端两大部分。

用户端主要包括手杖实体、树莓 派、摄像头、传感器、扬声器、GPS （全球定位系统） 模块等，远程控制端包括移动客户端终端APP （应图1总体设计方案框图用程序）和计算机终端（web 形式）。