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基于STM32的智能导盲拐杖

摘要:目前,由于市场上的导盲拐杖功能比较单一,无法满足盲人的需要。针对这一问题,文中设计了一种基于STM32的智能导盲拐杖。该款产品以STM32为主控制器,具有语音提示、进行时间播报、发出警告、超声波避障、GPS定位及角度测量防摔功能,可实时观测盲人的具体位置,防止其走丢。
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关键词:避障;GPS定位;导盲拐杖;STM32
中图分类号:TP216 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2017)10-00-02
0 引言
目前,市场上的导盲拐杖功能单一,无法满足盲人的需求。盲人外出时会遇到各种情况,如遇到障碍物,不清楚路况,或者因为监护人不在而走丢等。因此,本文利用现代已有技术,研究出一种新型导盲系统,通过软硬件结合,实现障碍物避障功能,语音提示功能,语音报时功能,角度测量防摔功能以及GPS定位功能,以帮助盲人解决出行时遇到的问题。
1 总体设计方案
本系统所构建的基于STM32处理器的电子导盲系统主要针对盲人这一特殊人群所设计,旨在方便盲人出行,为其创造一个更加安全的环境。通过综合应用STM32控制、超声波测距、角度测量、GPS定位等技术来实现。STM32控制为主控制电路;超声波模块可时时测量盲人在行走时前方是否有障碍物,并通过语音提示对盲人进行提醒;在盲人跌倒时,警报模块迅速发出声音,警示监护人;使用GPS进行定位,为监护人寻找盲人提供了有利条件,同�r也为盲人提供了诸多方便。导盲拐杖整体设计图如图1所示。
2 模块设计
主控制器选择
本导盲系统采用STM32作为主要的控制电路,STM32控制器相较于51单片机,拥有主频率更高、处理能力更强、耗能低、成本低等特点,是一款性价比较高的嵌入式处理器。同时还具有PWM、DA、AD等常用外设,使用方便, kHz的晶振频率和3 V的电压即可工作。
超声波避障模块设计
利用超声波避障的好处在于测量方式简单,易于实现,成本低,覆盖面广。超声波避障模块的原理与雷达测物的原理极为相似,超声波发射器从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,途中碰到障碍物时发出的超声波会立即返回,超声波接收器接收被反射回的超声波则计时停止。由s=tv/2就可计算出障碍物的距离。本设计采用HC-SR04超声波传感器,该模块性能稳定,测距精准。
STM32主控制电路发送40 kHz的脉冲信号,超声波发射器发射信号后,经超声波换能器处理后转换为超声波信号,当探测到前方的障碍物时,将超声波所测得的距离发送给语音模块,从而提醒盲人成功避开障碍物。
角度测量防摔模块
角度测量防摔模块应用角度传感器来测量角度。当盲人行走,由于地面不平导致盲人身体倾斜或将摔倒时,当角度探测小于30°,则认为盲人即将摔倒,角度测量器把信息传给警报模块,警报模块发出警报,通知监护人,由监护人迅速将盲人扶稳。
警报模块
警报模块将蜂鸣器与角度测量模块相结合,为监护人提供盲人的信息。当角度测量器检测到拐杖的角度小于30°时,此时,STM32主控制电路启动蜂鸣器,提醒监护人。蜂鸣器电路如图2所示。
GPS模块设计
GPS技术从