穿戴式助盲智能设备开发

穿戴式助盲智能设备开发

郭文涛 彭浩威 杨斌

（河南科技大学信息工程学院，河南 洛阳 471023）

摘要：穿戴式助盲智能设备开发吸取了传统助盲设备的助盲功能并在其基础上进行改进优化，在保留其原有功能的情况下拓展出其他助盲功能，并且提供了更加便捷的助盲体验，设备由STM32单片机、mpu6050、超声波模块等组件构成，通过超声波模块、mpu6050模块等传感器模块获取周围环境以及使用者的状态信息，将获取的信息传入STM32单片机，经过单片机处理，发出指令给BC26模块、蜂鸣器模块等执行器模块，从而到达有效助盲的目的，此项目在从传统助盲设备的基础上大胆创新，积极优化，不仅提高了助盲效果，且极大程度提高了便携性，使盲人出行更加便捷高效。

关键词：STM32;传感器;穿戴式;执行器

The development of wearable intelligent devices for the blind absorbs the blinding functions of traditional blinding devices and improves and optimizes them on the basis of them, expands other blinding functions while retaining their original functions, and provides a more convenient blinding experience, the device is composed of STM32 single-chip microcomputer, mpu6050, ultrasonic module and other components, obtains the surrounding environment and the user's status information through sensor modules such as ultrasonic module and mpu6050 module, and transmits the obtained information to STM32 microcontroller. After single-chip microcomputer processing, send instructions to BC26 module, buzzer module and other actuator modules, so as to achieve the purpose of effective blind assistance, this project is bold innovation and active optimization on the basis of traditional blind equipment, which not only improves the effect of blind assistance, but also greatly improves portability, making blind assistance more convenient and efficient.

1.引言

近几年来，随着我国人口数量的增大，残障人士的基数也越来越大，但是相较于发达国家，我国在无障碍设计与关爱特殊人群方面尚未完善，在无障碍使用产品的市场仍然十分广阔。国内目前已有的助盲产品大多数都有一个通病，那便是无法做到解放双手，往往不仅没有做到有效辅助，反而还会束缚双手，带来许多不必要的麻烦，因此，一款便携高效的助盲产品的出现便迫在眉睫了。

盲人是一个特殊的群体。随着社会的日益变化，一款便捷高效的导盲产品，即满足了盲人的出行需求，可以方便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，也为盲人回归社会，实现“平等、参与、共享”创造了条件。

本项目为盲人群体提供了高效便捷的出行体验，以及自主回归社会的机会。

2.工作流程

本设备主要分为三个部分，传感器模块部分，主控部分，以及执行模块部分。

（1）传感器模块捕获周围信息，mpu6050获取姿态信息，GPS模块获取位置信息，超声波模块探查附近障碍物，获取周围环境信息。

（2）传感器模块获取的信息传送给STM32单片机，单片机对数据进行处理，如果超出设定的参数阈值，将会给执行模块下达指令。

（3）执行模块获取STM32单片机指令，蜂鸣器会根据障碍物远近发出不同频率的声响，SIM900A模块会根据使用者的姿态判断是否发送求救信息。

3.硬件设计

本设备的硬件主要由四部分构成

（1）电源部分

本设备使用小巧精致的锂电池为设备进行供电，既满足了电量需求，又由于其小巧的体积，便于安装。本设备的各种模块供电需要5V与3.3V电压,故设计两个降压部分为设备供电，其中3.3V供电选择使用LM1117芯片，此芯片电压稳定，其输出电压可以通过更改外部引脚的电阻来实现更改，且具有短路保护以及过热保护功能，价格也相对廉价，性价比高，而5V稳压电路选择SCT2450STER,此芯片价格相对较高，但是胜在稳定，使用寿命相对较长，故选择此芯片。

（2）传感器部分

本设备的姿态传感器选择mpu6050，其具有自校准功能，能对陀螺仪和加速度进行校准和矫正，从而提高姿态测量的精度和准确性。GPS 模块选择NEO-6M模块，具有高灵敏度，低功耗，小型化高追踪灵敏度的特点，超声波模块选择HC-SR04，测距范围最远可达6m，高性能，工业级，宽电压，低价格，性价比极高。

（3）主控模块

本产品的主控模块由STM32F103C8T6构成，其基于ARM Cortex-M3内核，主频可达72MHz，且此单片机存储空间大，通用IO口以及串行通信接口较多，支持多种低功耗模式，非常适用于本设备的开发。

（4）执行器部分

本设备采用SIM900A来实现使用者遇到摔倒等情况时对监护人的短信通知，SIM900A模块支持多频段通信，几乎覆盖了全球主要的通信频段，且具有低功耗模式，提高了本设备的续航能力，是本设备开发的极佳选择。同时，使用蜂鸣器发出的声响频率来判断障碍物的远近也是是极度高效便捷的，相对语音播报模块来说，蜂鸣器警报是更为高效的选择。

4.软件设计

STM32系列单片机推出已久，互联网上相关的函数库较多，选择适合的库使得开发设备事半功倍，软件开发前将硬件电路设计好，并且连接好单片机与外设传感器与执行器，并通过硬件设计进行相关的软件设计。

5.结束语

智能助盲设备是一种能够帮助视障人士提高生活自理能力和社交参与度的创新技术。通过结合传感器技术、物联网等先进技术，实现障碍警报，监护人提示等功能，为盲人提供了更多的自主性和独立性，为其生活中提供更加便捷的条件。

智能助盲设备的出现是一种积极的进步，为盲人提供了更多的机会和可能性。未来随着技术的不断发展，我们相信智能助盲设备将会变得更加完善和普及。

让我们一同期待智能助盲设备不断进步，为视障人士创造更加公平、独立和包容的社会环境。让我们致力于为盲人提供更多的支持和关爱，让每个人都能享受到平等和尊严的生活。

参考文献

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