冯婉娴 谷华秋 林阳阳 许大星

摘要：在我国虽然盲道设立较为普遍，可是由于很多因素导致盲道设置不合理、被路边摊贩挤占，使得盲道形同虚设。“盲杖+盲道”的出行方式已经不能够保证盲人的出行安全。本项目是应用C 语言编程进行模块化设计，对盲人实时定位跟踪，引导行进与扫描物体，通过GPRS通信模块与上位机和手机APP进行通信，实时监控盲人的地理位置、行进路线和报警信息，并储存和在地图上显示。

1.前言

盲人由于先天或后天的生理缺陷丧失了视觉，因此，在日常生活和安全行进方面受到很大的制约。在我国，盲人目前的导盲辅具普遍是普通盲杖，这种导盲辅具不仅功能单一，而且很大程度上不能保证盲人的安全，意外事件屡屡发生。另外导盲犬的成本高且使用不方便。导盲机器人只能在平坦路面使用。虽然智能盲杖的研发已成大势所趋，现有智能盲杖主要是依靠语音提示帮助盲人判别危险，盲人在获得信息后自己处理危险，因此在处理速度、实用性上优胜于传统的盲杖。但是目前国内外针对智能盲杖的研发一直停留在理论阶段。

本项目主要为了让盲人能够和正常人一样，除了不能享受视觉上的冲击外，可以正常的出行去聆听外面的世界，感知周围的环境。与传统的导盲手段相比，盲人可以还通过扫描系统在购物时去选择自己喜欢的东西，去获取更多的信息，让自己的生活多一分快乐。同时依靠GPS和手机APP的使用使该智能导盲系统精度高，可靠性高，保障了使用者的生命安全。安全，可靠性高的导盲系统使导盲人的生活充满乐趣，改变了人们心中盲人外出不安全的老旧观念，也使盲人的生活更加自由。所以一种实用的多功能智能导盲系统，它能够帮助盲人在无需专人陪伴的情况下，独立外出行走，并且在出现紧急情况时，可以实现远程求助。外出购物时，可以通过扫描识别来进行货物的兑换。

2.硬件设计

系统主要由主控制器、超声波测距模块、红外线测距模块、GPS模块、GPRS模块、 语音合成模块、报警模块，条码扫码模块构成。通过主控制器控制超声波测距模块实时对行走路线路障测距并进行语音提醒，可通过语音识别设置系统参数，每隔一段时间读取 GPS模块位置、时间等信息并通过 GPRS 通信将数据传给服务器。

（1）超声波测距的硬件设计

系统通过单片机的I/O口输出震荡信号，通过74HC00来驱动超声波发生器发射40khz超声波脉冲，如图2 所示。

（2）红外测距硬件设计

红外测距硬件设计 GP2Y0A02YK红外传感器测量范围为 20 ～ 150 cm。GP2Y 0A02YK的输出信号为 0.0 ～2.8 V电压信号，系统通过 单片机内ADC获得电压值，通过查表计算求得距离信息。

（3）GPS模块硬件设计

GPS U-bloxNEO-6 GPS模块系列尺寸微小，实现了定位引擎的高超性能，专为低功耗和低成本而设计，具有针对低功耗应用的突破性智能电源管理功能。

（4）扫描模块硬件设计

由于不同颜色的物体，其反射的可见光的波长不同，白色物体能反射各种波长的可见光，黑色物体则吸收各种波长的可见光，所以当条形码扫描器光源发出的光经光阑及凸透镜1后，照射到黑白相间的条形码上时，反射光经凸透镜2聚焦后，照射到光电转换器上，于是光电转换器接收到与白条和黑条相应的强弱不同的反射光信号，并转换成相应的电信号输出到放大整形电路，整形电路把模拟信号转化成数字电信号，再经译码接口电路译成数字字符信息。

（5）手机APP模块硬件设计

编写手机应用程序，可以随时从服务器获取导盲系统的位置和时间信息并在地图上显示。当离开所设置的地理围栏范围或接收到服务器发来的报警时，手机发出警报。

（6）其他辅助电路

硬件设计还包括其他的辅助电路，如电源开关电路、变压电路、报警电路、驱动电路等。

3.系统软件的设计

单片机执行测距程序时，在端口输出一个40 kHz的脉冲信号，通过超声波发射电路发射出去。同时启动单片机内部的定时器开始计数。当超声波被物体反射回来后。在端口产生一个外部中断请求信号。单片机响应外部中断请求，执行外部中断子程序。定时器停止计数。计算超声波从发射到接收的时间差Δt。最后计算得出超声波传感器与反射物之间的距离。

4.结尾语

本文将STM32F103X单片机与GPS定位结合的智能导盲系统不仅提高了传统导盲方式的效率，在安全系数方面也比以前有所提高。现在盲人大多是都是待在家里，即使出门也很担心是否会遇到危险。并且随着社会的进步，外面的世界也越来越丰富多彩，即使是盲人，也會想自己一个人出去走走看看。智能导盲系统不仅可以可靠的保证盲人的安全，还可以让盲人去感知周围充满活力的气息，给盲人的生活增添了一份光彩。

参考文献：

[1]陈林，陈金松，沈俊艺，陈亨利，汤姝茜.GPS定位智能导盲系统[A].1007-9416-（2017）03-0192-02.

[2]方正超，姚善学.基于CX20106A的超声波测距设计[A].1674-6236-（2012）15-0151-03.

指导教师：许大星。

资助项目：衢州学院大学生科技创新项目;衢州市科技局项目（2016Y007）

（衢州学院 电气与信息工程学院 浙江衢州 324000）