王力程 陈锐 韩旭 苏龙霞

摘要； 使盲人有安全感是此项目最人性化的特点，做到利用超声波与盲人身上佩戴的特殊标记物使电子导盲小车与盲人同步，盲人速度加快则安全距离减小，单片机通过超声波一传感器感应控制电机调整转速，增大距离，使之重新保持一定安全距离，反之亦然。

【关键词】蓝牙 导盲犬 避障

1 项目意义

据了解我国大概有877万的视障者，而导盲犬是可以为视障者提供向导服务的犬，能够使盲人方便地出入诸多场合，融入社会生活。但是并不是所有的犬类都可以用作导盲犬的训练，拉布拉多有千分之三的适合率做导盲犬，金毛为千分之二，而德牧仅为千分之一，这些千里挑一的狗从2个月开始就接受训练，通常训练好一条导盲犬要花一年半左右的时间，一条导盲犬的价格最少也要万元左右，一条训练有素的导盲犬价格更是高达十几万元。

2 项目研究内容以及拟解决的关键问题或重点难点

2.1 研究内容

据小车避障系统设计的要求，由避障模块，主控模块，动力模块，电池模块等部分组成。小车在行驶过程中要能准确的避开途中遇到的障碍物，因此电子导盲小车的探测距离需要有一定的长度，以留给小车足够的时间进行转向，又考虑到在测障过程中小车车速及避障反应对小车速度的限制，小车应在距障碍物较远的范围内做出反应，这样才能在顺利绕过障碍物的同时还为下一步转向做准备。

据盲人避障系统设计的要求：通过蓝牙模块及语音模块以语音告知盲人周围障碍物的情况，利用超声波测距原理，由装置在车尾上的探头发送超声波至盲人身上的特殊标记物后反射此声波，计算出车体与盲人间的实际距离。采用语音模块，使得电子导盲小车在避障的时候时延发出信号转换成音频信号通过蓝牙模块，传输到盲人的蓝牙耳机中，如此电子导盲小车可根据当前所处环境，提示盲人躲避障碍物，盲人需佩戴蓝牙耳机，电子导盲小车可实时探测周围情况然后将时延后的语音传达绐盲人，并做到盲人与电子导盲小车同步，盲人行进速度控制电子导盲小车行进速度。

2.2 拟解决的关键问题或重点难点

2.2.1 如何对小车的运动姿态进行控制？

用单片机模拟实现PWM波，PWM波可控制电机的运转。我们可以巧妙的利用定时器的中断来实现单片机模拟PWM波的产生，利用变量num的大小调整可以调整一个波形周期内高电平所占的占空比，从而实现车轮在一个周期内的转数，从宏观上即可实现小车的弧形拐弯。

2.2.2 如何實现电子导盲小车避障功能？

此介绍为电子导盲小车避障，根据系统设计的要求，采用超声波.传感器实现电子导盲小车避障功能，小车在行驶过程中要能准确的避开途中遇到的障碍物并提示盲人，因此电子导盲小车的探测距离需要有一定的长度，以留给电子导盲小车足够的时间进行转向，又考虑到在测障过程中小车车速及避障反应对小车速度的限制，小车应在距障碍物较远的范围内做出反应，这样才能在顺利绕过障碍物的同时还能为下一步转向做准备。超声波测距具体构成如下：

（1）超声波传感器：主要功能是发出和接收超声波信号，然后将信号输入到主控模块

（2）主控模块：对信号进行处理和分析

（3）语音模块及蓝牙模块

2.2.3 如何实现电子导盲小车避障后发出语音信号实现盲人避障（此为时延）？

采用蓝牙模块及语音模块，使小车经过障碍物时所获取的信息时延至盲人经过时，并将其转化为语音信号传达给盲人，如此电子导盲小车可根据当前所处环境，提示盲人躲避障碍物，盲人需佩戴蓝牙耳机，电子导盲小车可实时探测周围情况然后将时延后的语音传达绐盲人，前提是人经过时与小车经过时所处地理环境完全相同，若与小车经过时不相同则会发出警报使盲人暂停脚步，待电子导盲小车重新规划路径。

2.2.4 如何实现控制盲人与小车之间的安全距离？（此为同步）

根据系统设计要求利用超声波测距原理，由装置在车尾上的探头发送超声波至盲人身上的特殊标记物后反射此声波，计算出车体与盲人之间的实际距离。

当传感器探知盲人与小车的距离不在安全距离时，系统通过单片机控制电机转速，以此盲人行进速度控制电子导盲小车行进速度即电子导盲小车与盲人同步，盲人速度加快则安全距离减小，调整转速，增大距离，使之重新保持一定安全距离，反之亦然，即通过超声波检测小车与盲人之间距离，通过测量的距离调整相应电机的转速，从而控制人与小车之间的安全距离。

3 拟采取的研究方案及可行性分析

研究思路：资料收集及整理阶段、硬件制作及软件编程阶段和调试阶段。

（1）设计主要可分为主控模块，动力模块、避障模块、电池模块、语音模块、蓝牙模块。

（2）主要构成部件：电子避障小车、蓝牙耳机、特殊标记物（位于盲人身上）。

（3）本设计选定MSP430F149单片机为核心，此单片机具有它独特的优势一一控制简单方便、敏捷迅速。主控模块为MSP430F149单片机能够满足多个开关量输入的复杂程序控制系统，是能够非常容易处理多个开关量的单片机，运行处理速度要敏捷迅速，MSP430F149单片机具有功能强大的运算处理能力，I/O口都可以按位寻址操作，程序存储空间也比较大，能够满足实验要求。

（4）避障模块采用传感器.超声波，超声波模块，电压比较电路，单片机最小系统。具体思路如下：当传感器检测到有障碍时，此时其接收管接收到信号，输出一个电压信号经过电压比较电路后成为单片机可识别的高低电平，单片机通过电平高低确定外部是否有障碍，由预先编写的程序实现如遇障碍进行的电子导盲小车的操作即可实现避障功能。

（5）动力模块：使用单片机驱动直流电机，用软件模拟PWM输出方式（需要占用单片机内部资源）；采用L298N电机驱动模块：智能小车中应用的比较多的就是直流电机控制。

（6）蓝牙模块及语音模块：本设计选定MSP430F149单片机为核心，利用超声波测距的原理，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变成声音提示存储在语音芯片内。

4 本项目的特色和创新之处

（1）此为同步：使盲人有安全感是此项目最人性化的特点，做到利用超声波与盲人身上佩戴的特殊标记物使电子导盲小车与盲人同步，盲人速度加快则安全距离减小，单片机通过超声波.传感器感应控制电机调整转速，增大距离，使之重新保持一定安全距离，反之亦然，即通过超声波检测小车与人之间距离，通过测量的距离调整相应电机的转速，从而控制人与小车之间的安全距离，盲人行进速度控制电子导盲小车行进速度即做到盲人与电子导盲小车同步。

（2）此为时延：在电子避障小车的基础上开发应用于导盲的功能，创新之处在于小车经过障碍物时所获取的信息时延至盲人经过时，并将其转化为语音信号传达给盲人，不仅能够主动避让而且还能留够盲人通行的位置，前提是人经过时与小车经过时所处地理环境完全相同，若与小车经过时不相同则会发出警报使盲人暂停脚步，待电子导盲犬重新规划路径，利用盲人与电子导盲小车之间距离用时延后的语音提示盲人周围障碍情况。

（3）基于超声波测距等原理，时延和同步是本项目的创新之处，首先盲人的行进速度控制小车行进速度，电子导盲小车可根据当前所处环境，时延提示盲人躲避障碍物，盲人需佩戴蓝牙耳机，电子导盲小车将实时探测的周围情况的语音提示延时后传达给盲人。

参考文献

[1]赵振德，多功能遥控智能小车的制作[J]，电子制作，2011（04）.

[2]王运丽，劳芳，单片机实现的直流电H型PWM调速控制器设计与实现[J].科技广场，2007： 96-197.

[3]胡汉才.单片机原理与接口技术[M].北京：清华大学出版社，1999.