摘 要

随着社会的发展人们的生活水平正在不断地上升，许多残疾人士的生活质量也越来越受关注，然而现市场上出现的盲人辅助工具太多只是简单的拐杖为主，并不具备一些比较智能化的功能，本文介绍了一种实用性高、可语音播报前方障碍物、短信上报以及定位的系统，旨在防止使用者迷失方向。

本文首先对智能盲人手杖所需要用到的技术的现状进行了综述，并给出了设计中所采用的方案，接着描述了各元器件的选择方案、硬件设计以及软件设计，最后是总结调试过程。本文设计的智能盲人手杖主要通过发射超声波检测距离，测量前方障碍物与使用者之间的距离，当前方有障碍物时，语音提醒盲人距离信息，GPS模块首先获取到一帧数据，经过数据解析判断数据有效后，把位置信息以及超声波测到的距离一起显示在LCD上，最后能通过一个按键发送经纬度信息。

通过检测，确定本设计所要实现的各个模块功能都已达到预定的相应要求。

关键词：智能手杖 超声波测距 定位

Design and Implementation of Intelligent Blind Hand Cane Abstract

With the development of society, people's living standard is rising constantly, and the quality of life of many disabled people is getting more and more attention. However, there are too many blind assistant tools on the market, which are mainly simple crutches, and do not have some intelligent functions. This paper introduces a system with high practicability, which can broadcast obstacles in front of voice, report by short message and locate. The aim is to prevent users from losing their way.

Firstly, this paper summarizes the status quo of GPS and ultrasonic ranging, and gives the scheme adopted in the design. Then it describes the alternative scheme of each component and the package produce. Finally, it summarizes the debugging process. The multi-functional intelligent walking stick system in this paper can detect the obstacles around the users mainly by transmitting ultrasonic wave. When there are obstacles ahead, the voice reminds the blind of the distance information. The GPS module first obtains a frame of data. After data analysis and judgment, the position information and the distance measured by ultrasonic wave are displayed on the LCD. Finally, it can deliver the news of GPS to the family mobile phone in real time by a key.

Through testing, it is resolved that the works of each part to be implemented in this program have arrived the corresponding demand of the project.

Key words: Intelligent walking stick, ultrasonic ranging ,positioning

目录

摘要 I

第一章 绪论 1

1.1 课题背景和意义 1

1.2 课题研究现状 1

1.2.1 超声波测距研究现状 1

1.2.2 定位研究现状 2

1.3 本论文的主要内容 4

1.4 论文的结构安排 4

1.5 本章小结 4

第二章 智能盲人手杖的总体设计 5

2.1 总体设计方案 5

2.2 核心器件选择 6

2.3 本章小结 7

第三章 硬件电路设计 9

3.1 系统设计的需求 9

3.2 微处理器的介绍 9

3.3 超声波测距模块 12

3.5 GSM模块 14

3.6 语音播报模块 15

3.7 LCD显示电路 17

3.8 按键电路 18

3.9 本章小结 19

第四章 系统软件设计 21

4.1 主程序模块 21

4.2 超声波测距软件实现 22

4.3 GPS、GSM软件实现 24

4.4 本章小结 26

第五章 系统调试与结果展示 27

5.1 系统调试 27

5.2 结果展示 29

5.3 本章小结 30

第六章 总结展望 31

6.1 工作总结 31

6.2 课题展望 31

参考文献 33

致谢 35

第一章 绪论

1.1 课题背景和意义

伴随着科技发展的脚步飞速的向前迈去，越来越多的产品被人类挖掘出来，其主要目的就是为了让人们能够更加方便、省心。智能盲人手杖主要目的无非就是为了盲人出门在外可以为盲人提供便利的服务，让他们尽量能够像正常人一样生活。

在盲人的日常生活中，有诸多的不便之处，其中最直接、最困难的是盲人无法感知行走路线上是否有障碍物存在，难免会有撞到障碍物导致受伤等情况的出现。所以，设计一个专门辅佐盲人行动，具备定位、能够勘测前方障碍物等功能的智能盲人手杖还是很有意义的。当前方有障碍物时，可利用超声波测距勘测前方障碍物的距离，并进行语音播报，同时可以自己设定最小距离，当距离过小时，蜂鸣器发出报警声。同时，当使用者迷路时，可以通过按键发送自己的位置信息到家人到手机上，方便家人找寻。

1.2 课题研究现状

1.2.1 超声波测距研究现状

近十年来，研究人员主要把精力放在提高超声波测距的精度上，他们对影响其精度的因素做了很大的研究，大大的完善了这个测距方法^[1]。其中，回波处理的方法会直接影响着其准确性，国内外有许多学者对这方面做了大量研究。在这些研究里面，不乏提到许多算法以及一些测量方法的改进，有的也用到逼近函数之类的，其目的都是为了提高它的精度^[2]。而目前，这些学者对回波处理的算法已经慢慢变得成熟起来，此关键技术在超声波测距方面是不可或缺的。

伴随着回波处理方法的不断改进，超声波测距系统的应用空间不足的缺点也完全的暴露了出来，因此，研究人员开始着手这方面的研究，讨论怎样研究新型的换能器^[3]。在研究过程中，他们发现激励脉冲宽度是一个影响其发射率的巨大因素^[4]。于是，各种新型的超声波传感器出现在人们的视野中，其探测距离越来越大，而其误差也越来越小^[5]。国内外现在也有许多方法来减小误差，但是基本上都在减小测量距离的基础上才能做到的，会使其测量距离变小很多，但是如果想增大其测量距离，那么势必会使误差变大，这二者存在着巨大的矛盾，这也使其具有局限性^[6]。

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