基于单片机的电子导盲杖设计 - 图文

智能仪表设计基础

课程设计

课题名称 电子导盲杖 学生学号 学生姓名 所在班级 指导教师

二〇一二年九月

目 录

1.功能要求及性能指标

1.1 课程设计的目的和设计任务??????????????????（1）1.2 课程设计的要求和技术指标??????????????????（1） 2.方案设计

2.1 硬件方案??????????????????????????（2） 2.1.1 测距模块方案选择???????????????????（2） 2.1.2 语音模块方案选择 ??????????????????（3） 2.1.3 显示模块方案选择 ??????????????????（4） 2.1.4 震动模块方案选择???????????????????（4） 2.2 软件方案 ?????????????????????????（4） 3.硬件设计

3.1 STC89C52单片机介绍 ????????????????????（6） 3.1.1 引脚分布及定义????????????????????（6） 3.1.2 定时器 ???????????????????????（8） 3.2 HC-SR04超声波模块介绍 ???????????????????（8） 3.2.1 模块实物图及说明 ?????????????????? （9） 3.2.2 测距电路设计 ???????????????????? （9） 3.2.3 测距程序设计 ????????????????????（11） 3.3 ISD1420语音芯片介绍 ???????????????????（12） 3.3.1 芯片引脚图及功能说明 ????????????????（12） 3.3.2 语音录放电路的设计 ?????????????????（13） 3.3.3 语音程序设计 ????????????????????（14） 3.4 震动模块及LED灯的控制 ??????????????????（15） 3.5 总原理图 ?????????????????????????（16） 3.6 仪器仪表清单 ???????????????????????（18） 4.软件设计

4.1 程序程序设计 ???????????????????????（18） 4.2 程序调试结果 ???????????????????????（22） 5.设计小结 ???????????????????????????（23） 参考文献

附录一：课程设计任务书 附录二：软件程序清单

1. 功能要求及性能指标

1.1 课程设计的目的和设计任务

世界上视觉障碍者数量众多，他们只能用百分之六十的感觉来获取信息。盲人在独自行走时主要依靠导盲装置，最简单常用的导盲装置是普通的拐杖，用它在地面上敲击，可帮助盲人发现0.5米以内的障碍物。它的主要缺点是不能发现较远一点的障碍物以及悬空的障碍物。随着社会的发展，传统的导盲杖已经远远不能满足盲人的需要了。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，帮助他们弥补视觉信息的缺失。

我们设计的这个导盲杖可以帮助盲人在无他人帮助的情况下感知周围环境并且能够自己行走，帮助盲人安全出行，有助于盲人回归社会。 我们设计的智能导盲杖可以实现前方障碍物自动语音报警以及手柄震动报警功能，夜间警示路人功能。导盲杖使用方便，实用性强，是盲人出行的好助手。 这是一种智能的导盲杖，使用超声波检测前方是否有障碍物，如果前方1米内有障碍物，则盲杖会语音提示“注意注意”，还会不停地震动来提醒盲人；如果前方1米处有障碍物，则盲杖自动语音提示“前方一米处有障碍物，请注意！”，还会在语音提示时震动提示；如果前方2米处有障碍物，则盲杖自动语音提示“前方二米处有障碍物，请注意！”；如果前方3米处有障碍物，则盲杖自动语音提示“前方三米处有障碍物，请注意！”，如果前方3米外没有障碍物，无提示音。手柄震动功能，可以让盲人在嘈杂的环境中通过手柄的震动接收到前方障碍物信号，弥补了语音提示在嘈杂环境中的弊端。LED数码管的显示功能，可以让家人帮忙检测超声波模块是否运行正常，避免因模块测距不准确而无法正确提示。夜间警示路人功能，在夜间遇到4米以内障碍物时，盲杖上的指示灯亮，可以警示前方路人注意盲人的位置，注意避让盲人。GPRS模块，则能让家人能实时了解盲人所在的位置，也避免了走失，被拐带等多种突发因素。另外，GSM模块则能够在盲人摔倒或者遇到紧急情况时，自动发送信息给家人或者社会保障机构，向他们及时求救。

1.2课程设计的要求和技术指标

设计要求：

本作品由超声波测距功能、前方障碍物语音警示功能、震动警示功能、夜间警示路人功能。在盲人走路时，如果前方1米处有障碍物，则盲杖自动语音提示“前方一米处有障碍物，请注意！”，如果前方1米处没有障碍物，无提示音；如果前方2米处有障碍物，则盲杖自动语音提示“前方二米处有障碍物，请注意！”，如果前方2米处没有障碍物，无提示音；如果前方3米处有障碍物，则盲杖自动语音提示“前方三米处有障碍物，请注意！”，如果前方3米处没有障碍物，无提示音。手柄震动警示功能，可以让盲人在嘈杂的环境中通过手柄的震动接收到前方障碍物信号，弥补了语音提示在嘈杂环境中的弊端。夜间警示路人功能，在夜间遇到4米以内障碍物时，盲杖上的指示灯亮，可以警示前方路人注意盲人的位置，注意避让盲人。盲杖具有使用方便，功耗低，实用性，是盲人出行外出的好助手。

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技术指标：

超声波测距模块：可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达

3mm。

ISD1420语音芯片：具有20秒高保真语音录放功能，通过具有专利技术的模

拟处理存储方式，使录放音质极佳，没有常见的的背景噪音，且电路断电后语音内容仍不丢失。

2.方案设计

2.1 硬件设计方案

电子导盲杖的总体框图如下图（图1）所示，它由超声波模块、单片机、语音模块、震动模块、警示模块、校准模块 组成。

ISD1420语音模块 HC—SR04 超声波模块 STC89C52单片机 警示模块 校准模块 震动模块

图1 硬件原理框图

2.1.1 测距模块方案选择

方案一：红外测距

利用红外线测距，测距里程可达1-5公里。利用红外线传播时的不扩散原理：因为红外线在穿越其他物质时折射率很小，所以长距离测距会考虑红外线，而红外线的传播是需要时间的，当红外线从测距仪发出，碰到反射物被反射回来被测距仪接受，在根据从发射到接受的时间及红外线的传播速度就可算出距离。 方案二： 激光测距

利用激光对目标的距离进行准确测量，测程可达40公里。激光测距在工作

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