科技风 2018 年 6 月 科技创新 : DOI 10．19392 / j．cnki．1671-7341．201816012 基于 STC89C52 单片机对智能导盲拐杖的设计 陈 辉1 方良斌1 谢孟宽2 李 兵1 魏玉兰1，* 1．湖州师范学院工学院 浙江湖州 313000; 2．安吉天略外国语学校 浙江湖州 313300 摘 要: 基于 STC89C52 单片机为控制研发一种智能导盲拐杖。通过蓝牙无线方式与前方红绿灯连接，语音提示前方红绿灯 情况; 通过超声波检测前方路障，遇障语音提示。盲人发生危险时对绑定手机电脑发送求救短信、GPS 定位以及实时的视频影像。 实验证明，与前人研究相比，该系统能通过无线连接了解红绿灯变化情况、发送实时情况，智能化程度更高。 关键词: 蓝牙模块; 超声波避障; 视频传输; 短信发送; GPS 定位 。 1 绪论 盲人作为当今社会中的一类特殊群体需要社会各界的共 中国的盲人及视力障碍者的数量达到了千万 同帮助和关爱 之多，并且还在以每年 每年发生的盲人过 马路死伤不在少数，而反观现在的盲人辅助装置市场，普通的 装置无法安全的帮助盲人过马路，智能一些的造价又很高，一 由此我们设计一种高效低成本的装 般家庭都难以承受［ 置，帮助和方便他们过马路，减少他们过马路时的担心以及降 低他们单独外出时的风险 万的数量激增 。 。 45 1-2 ］ 。 2 结构设计与工作原理 图 卡感应 1 模拟斑马线下铺设铝箔，其余部分用 所示为装置的整体三维图，模拟红绿灯通过铝材立柱 贴纸覆盖 。 模块与引导拐杖下的特制 固定 两个信号板下放置带线圈的 PVC 。 ＲFID 。 2 ID 图 。 为引导拐杖的三维效果图，由牵引小车与拐杖杆两部 分组成，两者通过紧定螺钉紧固，实现一个可拆卸的功能 拐 杖杆分为下杆体和插接在下杆体里的上杆体，下杆体上端部为 开槽状的螺纹，同时设一锁紧装置在端部，当需要调整整体杆 长时，通过锁紧装置固定 牵引小车整体由三轮支撑，前轮为 。 一万向轮起到转向引导功能 。 4 。 的 的 flash STC89C52 0 ～ 40MHz ， 512KB ］ 3-4 ［ 3． 3V ～ 5． 5V 单片机， 8KB ，工作电压: ， 主控芯片 ＲAM 工作频率范围: 当盲人 持拐杖走斑马线时拐杖上的 个金属传感器能感应到斑马线 下铺设的铝箔，若此时盲人走偏则感应不到铝箔一侧的金属传 感器发出信号控制偏出一侧轮子转速加快使两轮间形成差速 当盲人发生意外致引导拐杖倾倒，倒地 完成转弯引导的功能 单片机输出高电平，位于拐杖底部 或脱手超过 的有源蜂鸣器会发出报警声，连接在单片机引脚上的水银开关 内的水银倾斜接通电路向家属发送求救短信以及当前的 GPS 地址方便家属寻找，提醒家属可能出事，同时拐杖上的摄像头 会拍 下 实 时 场 景，通 过 视 频 传 输 模 块 发 送 给 绑 定 的手 机 和 电脑 。 后，通过 10s 52 。 图 1 整体结构 图 2 引导拐杖 3 控制系统 3．1 循迹系统 在人行横道上，当盲人手持引导拐杖走偏 时，偏离铝 5cm 和 和 OUT2 OUT1 OUT4 OUT3 波控制 端( 或者 箔一 侧 的 金 属 传 感 器 无 法 感 应 到 铝 箔，单 片 机 收 到 信 号 给 端) ，偏离 PWM 一侧的直流电机转速加快，使两轮间产生差速达到引导功能， 电机最大转速可达 3．2 红绿灯识别 ＲFID 模块识别盲人走到红绿灯路口，蓝牙模块会将红绿 ，单片 ，拐 。 ，拐杖停止; 检测到绿灯 ＲED_LED = 0 ，单片机给 ，通过占空比可调速 灯识别的情况反馈回单片机 机给 杖引导行人前进 GＲEEN_LED = 1 检测到红灯 80r / min 。 0 1 。 3．3 超声波避障 超声波模块，当障碍物出现在盲人前方时，单片机向超声 端脉冲上升沿，捕捉 echo 端脉冲下升沿，捕捉到下 端发送高电平脉冲，之后捕捉 trig 波 到时打开定时器计时，等待捕捉 降沿读出计时器的时间 ) s 器，蜂鸣器发出警报声提示盲人 ) ，当距离为 /2 1 t echo 。 ，盲人距离障碍物距离 = ( m / 米时，接收器接收信息并将信息传递到蜂鸣 t* 340 ( 3．4 报警语音系统 采用 拐杖倾倒 滴滴滴 “ 块得电，发送短信息及 有源蜂鸣器模块，当盲人发生意外致引导 后，单片机给高电平，发出 模 TELESKY 倒地或者脱手超过 、 的报警声，水银开关倾倒，单片机控制的 定位给家属绑定的手机 SIM800C 10s ” GPS 。 4 结论 本系统基于 STC89C52 单片机研究智能导盲拐杖，进过大 量的实验验证，完善系统的各项功，且整体性能稳定 依靠无 线传感技术和语音提示功能，提示盲人前方红绿灯的情况，应 金属传感器探测铝箔，引导盲人顺利通过 用超声波模块探障 短信发送和视频传输模块，当盲人出 斑马线 、 现意外时，及时向家人发送求救信息 。 定位 利用 GPS 。 。 影像视频和地址 、 。 参考文献: ［1］贾丹平，王岩，王阳，等． 多功能盲人智能拐杖的设计 ［J］．电子设计工程，2016，24( 14) : 136-138，142． ［2］梁秋艳，葛宜元，牛国玲，等．基于视觉监测的智能盲人 拐杖 设 计［J］． 佳 木 斯 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版) ，2015，( 4) : 584-587． ［3］陈玉萍，卢先领． 基于 SN8P2501 单片机智能导盲系统 设计 与 实 现 ［J］． 电 脑 知 识 与 技 术，2011，07 ( 33 ) : 8288- 8289，8306． ［4］郭天祥．新概念 51 单片机 C 语言教程［M］．北京: 电子 工业出版社，2009． 基金项目: 国家级大学生创新创业训练计划项目( 项目编 号: 201710347015) ，项目名称: 盲人过马路辅助系统 * 通讯作者: 魏玉兰( 1980-) ，女，汉族，河北邢台人，博士， 讲师，主要研究方向为机器人运动及振动控制、图像处理与模 式识别。 91