为了方便盲人出行，增强其社会适应能力，以 STM32开发板为基础，设计了一款智能导盲杖。该智能导盲杖利用视觉传感器、红外测距传感器和文字语言合成模块，通过openMV4视觉模块不停的对盲人正前方人行横道红绿灯颜色进行检测，并识别是红灯还是绿灯，红外测距传感器测得与障碍物距离，两者得出的结果并通过文字语音合成模块转换成中文的语音提示。当智能盲人手杖与前方被观测到的障碍物距离小于1 m时，把得出的结果（与障碍物小于1m）转换成语音提示，语音模块会进行播报(与前方障碍物距离小于1m)；当openMV4视觉模块识别到人行横道前方红绿灯时，能够根据预设定好的颜色值对红绿灯颜色信息进行有效识别，并转换成文字，进行语音播报。从而还能够帮助盲人的亲戚朋友们外出工作时,在身边没有其他亲戚朋友陪同照料状态下,使用智能盲人手杖行走的特殊情况条件下能够做到安全出行。
目录
一、绪论
（一）研究背景 1
（二）研究意义 1
二、设计方案和主要元器件介绍 1
（一）导盲杖整体方案设计 1
（二）单片机主控核心模块 2
（三）红外测距模块 3
（四）openMV4模块 4
（五）文字语音合成模块 4
三、系统硬件设计 5
（一）智能导盲杖的硬件系统总体设计要求 5
（二）智能导盲杖系统的总体设计框架 5
（三）智能导盲杖的硬件电路设计 6
四、系统软件设计 9
（一）软件系统总体设计要求 9
（二）软件系统程序设计 9
五、仿真和调试 11
总结 13
致谢 14
参考文献 15
附录一 原理图 16
附录二 源程序 17
一、绪论
（一）研究背景
虽然现代科技发展很快，从而使当今人们的现代生活变得丰富多彩，生活也更加幸福美好，更加安全便利。我们每天都能过五彩斑斓的快乐生活，但有一种人群离我们很远但又很近，生活在现实生活带来的困难、精神上折磨和心理上的痛苦之中，他们就是盲人。盲人朋友由于失去视力，他们的衣食住行等方面都有很多不便，不能自理 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: #351916072# 
，需要家人的照顾，在日常的出行中遇到的困难更加突出。目前盲人使用的导盲方法主要有盲道、导盲杖和导盲犬，在一些城市盲道建设中，盲道出现严重问题，如弯道多，有时会出现断路，盲道的致命问题就很明显了；由于导盲犬的培训周期太长、犬源过于稀少、价格又及其昂贵，甚至还有某些场所禁止宠物进入。这不仅给盲人带来了麻烦，就连导盲犬也受到不公平待遇。导致盲人不得不使用导盲杖进行引导。
目前，我国盲人出行普遍使用简单的传统导盲杖来进行引导，有很多的缺陷和不足，因此需要利用单片机技术制作一个简单的硬件结构、能够稳定工作的智能导盲杖来帮助盲人朋友引导。
（二）研究意义
随着科技技术的进步和经济的日益发展，社会生活也不断改善，人们对盲人的出行也越来越重视，现在依然有很多盲人使用传统的导盲杖，还有的需要家人陪同。盲人也需要有自己的生活空间，自己也想出去转一转放松心情。据调查百分之六十以上的盲人想独立行走，摆脱家人的束缚。又由于购买导盲犬有着诸多条件限制，就不得不使用导盲杖。智能导盲杖的出现，不仅仅体现了单片机技术对人们生活的改变，更提高了人们的生活质量，方便了盲人的出行，也方便了盲人家人，也节约了时间。
二、设计方案和主要元器件介绍
本章节主要阐述设计的单片机主控核心模块、红外测距传感器模块、openMV4模块和文字语音转换模块的元器件选用与设计方案。
本系统需要实现的功能：
需要能连续使用5小时；
能够测量正前方小于等于120cm的障碍物并进行语音播报；
能够检测前方红绿灯情况并进行语音播报；
（一）导盲杖整体方案设计
如图21智能导盲杖整体设计图，由图可知，在导盲杖的中下端安装红外测距电路，该红外测距系统硬件电路利用红外测距单元发射红外光线，经空气传播，照射到物体后反射回来，并由接收二极管接收反射回来的信号，再经信号处理器处理之间的几何关系，计算出的结果，就是导盲杖与物体的距离，时间用的越短距离越近，反之，越远。在导盲杖的中上端安装openMV4单元，在顶端安装文字语音转换模块，当过没有交警的红绿灯路口时，openMV4单元拍到红绿灯时，会根据设置好的红绿颜色的阀值，来判断当前的红绿灯的颜色并进行语音播报。


图21 智能导盲杖整体设计图
（二）单片机主控核心模块
本系统对芯片的基本要求：
1．能够长时间工作且功耗低，运算快，有较强的主控芯片，结构简单，易于安装。
2．本系统需要搭载openMV视觉模块、红外测距模块和文字语音转换模块等来完成整个系统所需的全部功能。
STM32系列嵌入式处理器是一个专为嵌入式系统及应用平台开发、专门的定制公司设计与制造生产的基于最新ARM内核架构设计的嵌入式CortexM3系列微处理器内核,具有提供高性能、低成本、低功耗的特性。STM32F103内核是AMR32位CortexM3，且相较其他芯片功耗更低，能独立搭配更多的外设实现更多的功能。
所以我们选择用STM32单片机来作为智能导盲杖的主控核心模块。
（三）红外测距模块
传统的导盲杖无法告知盲人前面的障碍物与自己的距离，为了避免盲人朋友身体碰到障碍物，我们在导盲杖上安装了红外测距模块。我们有两种方案选择：
1．激光测距传感器：其探测的基本原理是直接利用激光二极管发射产生出的激光脉冲，经过空气传播后进行垂直传播，经前方的障碍物后向各个方向反射，会使部分激光会反射回接收二极管上，由接收二极管接受并处理脉冲信号，由发出到返回被接收的时间来测量导盲杖与障碍物的距离。响应时间短，精确度高，可测距离更远，但售价高，一般用于军事方面。
2．红外测距传感器:其红外线测量技术原理实际上它也是一个借由一个红外测距的传感器来发射出一束红外光线,经到空气环境中来传播,直接照射所接触到的一些障碍物后才会再反射回来,并将会再由一个光电接收的发光二极管来去处理接收到反射回来后产生的红外信号,然后再利用其光电传感器自身所产生出的CCD的图像信号来处理分析，并处理出光电接收的信号发射距离误差与仪器实际能接收信号的时间误差值之间对应的时间误差,再由最后误差经光电信号处理器进行分析和处理算出结果后,计算测量出导盲杖与障碍物点间的实际距离。优点主要是测量装置应用范围广,响应的工作时间很短，易于安装设计,便于使用维护操作。一般用于现代科技或民用。

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