摘要：传统瞎子的拐杖仅仅是一根一般长棍，瞎子只能感觉触摸到的妨碍物，使得他们内行走中充满了安全隐患。针对这个问题，本文依据 STC单片机规划了一种瞎子辅佐行走拐杖，该规划仿照蝙蝠避障原理，运用嵌入式技能和超声波测距技能，勘探瞎子正前方的妨碍物，由单片机操控搜集信息，并运用相关软件处理，对需求进行正告的信息进行人性化语音提示。实验结果表明规划的瞎子辅佐行走拐杖可以有用协助瞎子辨认妨碍物与自己之间的间隔远近，供瞎子提早作出应对计划，削减行走进程中的风险，然后到达辅佐瞎子独立行走的意图。一起拐杖选用特制的可弹性折叠结构，使之愈加便于不同的用户群运用。
关键词：STC89C52;超声波测距;超声拐杖;语音报警
在日常日子中，瞎子根本都是通过一般的盲杖来辅佐行走的，有的乃至仅仅一根一般的长杆，它只要触摸才会发觉部分的妨碍物，存在着显着的缺乏。导盲犬尽管也是一种牢靠的手法，可是保护本钱太大，在瞎子集体中的运用率并不高。咱们所规划的电子导肓拐杖是依据STC89C52单片机操控，运用HSR-04超声波测距和WT588D语音模块结合固定在定制拐杖上的智能语音提示拐杖。当瞎子的前方有妨碍物的时分会被该体系检测到时分，然后提示语音供运用者判别。和传统拐杖相比它具有妨碍提示功用，具有可折叠性，占用空间小，携带方便。和市面上出售的一般电子拐杖相比它的本钱较少，丈量规模广，具有功用可扩展性，功用愈加完全。
1 导盲拐杖体系功用结构图
1. 1 体系总体规划
本体系首要由主操控模块STC89C52单片机、电源模块、超声波模块、语音模块、发声喇叭等组成，软件部分包含单片机中止程序、语音模块的承受信号处理程序和语音芯片驱动程序。体系功用结构图见图1所示。
超声波模块1检测上方的妨碍物，超声波模块2检测脚前的妨碍物，当检测到妨碍物在设定需求提示的间隔内时，主操控器给语音模块发送操控信息，然后操控喇叭宣布对应语音提示。供瞎子提早做出应对，避免发生风险。
1.2 电源模块的规划
因为单片机作业的电压为+5 V，考虑到瞎子日子有许多的不变，而且所在环境杂乱，对电源的容量，安稳性和运用寿命都有较高的要求。所以本规划选用了运用市面上功用安稳的大容量POWERBANK(一种电源品牌)的+5 V移动电源，含有通用USB充放电接口。另装备了一个4节5号电池的电池盒，体系在紧迫状况下答应短时刻直接运用。
1.3 复位电路
51系列的单片机通过外部电路复位，在RST引脚(复位引脚)继续10ms以上的高电平，有上电复位和按钮复位，本体系选用上电复位，即每次翻开开关就初始化一次，坚持设备不受前次运用的搅扰。
1.4 时钟电路
为了供给精确地参阅时刻信息，单片机需求外部供给时钟电路，本体系选用12 MHz晶振和两个30PF的陶瓷电容，以满意规划要求。因为电容在运用进程中会发热且晶振为精细器材，所以焊接时分应互相坚持恰当间隔，以坚持时刻的周期实在牢靠。
2 导盲拐杖各部分模块规划
2.1 主控电路
控芯片引脚通过P3^0与语音芯片进行通讯，操控语音的输出，P1^0和P1^1接超声波的Trig口，P3^2和P3^3接超声波传感器的Echo口，担任超声波模块信号的发送与接纳。
如图2所示，在运用进程中，超声波开端定向宣布超声波，主控模块处理芯片敞开中止，当检测到妨碍物在设定需求提示的最大间隔内时，中止完毕，然后得到超声波在妨碍
物之间的往复时刻，主控模块核算出妨碍物间隔长短，并依据得到的间隔的长短挑选相应的触发信号，将信号发送给语音模块。调用语音模块的相应信息。
2.2 扬声器部分电路
因为发声器芯片本身支撑5 V的PWM(Pulse Width Modulation脉冲宽度调制)输出，故喇叭外不必外加电路。即简化了电路又节省了电能的耗费。
2.3 超声波测距模块
超声波是高于2 000 Hz的声波的范称，因其频率下限大约等于人的听觉上限而得名。它的能量会集功用好，方向性强，能穿透多种介质，在医疗和工业探伤中均有运用，HS— SR04超声波模块能把电能通过转换成声波发射出去。并自动检测回波，其精度可达1 cm2，间隔可达2～450 cm。模块的发射端为trig，接纳端echo。当超声波在空气中遇到妨碍物时，就会被反射回来，然后被接纳器收到。超声波在空气中的传播速度为已知，来回穿越时刻极短可以为间隔是持平的，运用程序丈量出发射声波和接纳声波的时刻差(T1+T2)，空气中传播速度已知，即可核算出发射点到妨碍物的实践间隔 S。
间隔换算公式：
S=C*(T1+T2)/2(C=340 m/s)
2. 4 WT588语音模块
体系的语音提示部分由WT588语音模块完结。其首要特色;28脚模块封装，可通过替换存储器以取得不同长度的语音存储时刻;内嵌共同的人声语音处理器，使语音体现极为天然动听;支撑加载6K～22kHz采样率WAV(微软公司开发的一种声音文件格局)音频;PWM输出可直接推进0.5W/8Ω扬声器，推挽电流充分;通过真人录音，把语音信号用音频软件处理后，通过与其匹配的专业下载软件，把语音依照WAV的格局，依照预先计划的次序烧录进模块内。完结语音的装载。通过软件的设置可以操控恣意一段语音在适宜的时分进行播映。在一线串口下，通过界说STC89C52单片机的P3^0与语音模块的P0^3相衔接，完结单片机与语音芯片的通讯，然后在逻辑上把语音模块和单片组织形成一个全体。在主控芯片操控下，单片机不断剖析从超声波传感器取得的数据，通过核算剖析后向语音芯片发送不同的语音操控指令，使其间隔妨碍物的间隔和不同的提示音衔接起来，完结不同状况下的多种语音提示。
本规划总共录制了6段语音，别离为正前方妨碍的远中近，和脚下邻近的远中近。在单片机芯片取得了相关数据后，开端从芯片内部读取语音，通过喇叭发生。拐杖运用了两个超声波模块，别离在上部和下部，经测验运用后会较的丈量规模广，妨碍定位愈加精确。
3 程序规划
体系软件首要完结妨碍的勘探，间隔的核算，和语音的提示功用。其间主程序又包含了以下子程序，初始化子程序，超声波的发生和接纳子程序，计时与核算子程序，判别子程序，语音录入子程序其作业流程如图6。在程序履行进程中，为了补偿在同一方向上前方和脚下对同一个妨碍的的差错(拐杖在前进进程中是歪斜运用的)，故关于超声波模块2进行了间隔补偿20 cm。通过测验发现能很好地满意要求。即便妨碍物比较大，模块1和模块2一起都接纳到了数据，通过模块的合理装置和程序的精心规划仍可坚持两个模块互不搅扰，得到各自的精确数据。然后确保丈量和判别环境的精确性。
别的考虑到节省能源，在每次超声波勘探后都会进行中止0.5 s，既可以很好的满意规划要求又能节省能源，延伸行进间隔。
4 拐杖的规划与装置
因为瞎子需求随身携带导盲杖，为此，导盲杖的规划应轻盈有用。拐杖选用铝合金或许不锈钢的原料，内部中空，可折叠、可弹性、质量轻，简略快捷。选用两种组合结构以满意不同人的需求，一种内部用强力皮筋衔接，分为多节可以折叠运用。另一种是多节，各节螺旋结构相连可弹性，可以依据不同的身高和年龄段恰当调整高度。手柄用传统的贴合规划，各节结合部分附加强力绷簧内行走进程中亦可恰当助力。外部用相对廉价的反光纸替代了警示灯，瞎子不能分辩白天黑夜，市面上的光敏元件廉价的起不到节省的作用，作用好的对本钱有影响，而且关于独立拐杖来说电源是个名贵的资源，通过夜间测验在有灯火的当地间隔20 m以外均能发现拐杖的存在。提高了瞎子夜间行走的安全性。
装置：本规划为了得到正前方的详细信息，选用了两个超声波传感器，别离勘探成年人在实践环境中腰部以上(超声波模块1)的妨碍和膝盖以下(超声波模块2) 前方的的妨碍。拐杖在实践运用中为歪斜运用，通过实验后两个模块均水平向下歪斜30°邻近装置可根本满意不同身高段的运用者要求，顶部尽量接近手柄部分，底部的应间隔底座5 cm以上，避免行走进程损坏设备。语音模块在一侧，迷你发生器在另一侧，电源在反面，含有电池槽和固定设备。且主控模块和语音部分均留有扩展接口，依据顺便的技能资料。便于有必定技能根底的运用者依据本身实践状况调理产品，扩展功用。到达最佳作用。
5 完毕语
通过一系列的实地测验，本规划可以在规则安全间隔内对碰到对正前方妨碍物和脚前方凸起的路面进行语音提示，而且视状况给出不同的提示语音，夜间在有灯火的当地一般人可以对拐杖做出精确辨认，本规划协助了瞎子更好的适现代日子，实在保证了瞎子在前进路上的人身安全。现在本规划只能含有汉语提示和检测正前方的妨碍，不能检测地上深坑和左右环境状况，下一步首要会完善语音提示的品种形式挑选使其可以面临不同的国家和言语种族都能运用，也会尽力嵌入可以定位的 GPS定位功用，使瞎子可以随时随地的把自己的信息反馈给关怀自己的人。
