基于STC89C52单片机对智能导盲拐杖的设计

陈辉 方良斌 谢孟宽 李兵 魏玉兰

摘 要：基于STC89C52单片机为控制研发一种智能导盲拐杖。通过蓝牙无线方式与前方红绿灯连接，语音提示前方红绿灯情况；通过超声波检测前方路障，遇障语音提示。盲人发生危险时对绑定手机电脑发送求救短信、GPS定位以及实时的视频影像。实验证明，与前人研究相比，该系统能通过无线连接了解红绿灯变化情况、发送实时情况，智能化程度更高。

关键词：蓝牙模块；超声波避障；视频传输；短信发送；GPS定位

1 绪论

盲人作为当今社会中的一类特殊群体需要社会各界的共同帮助和关爱。中国的盲人及视力障碍者的数量达到了千万之多，并且还在以每年45万的数量激增。每年发生的盲人过马路死伤不在少数，而反观现在的盲人辅助装置市场，普通的装置无法安全的帮助盲人过马路，智能一些的造价又很高，一般家庭都难以承受[12]。由此我们设计一种高效低成本的装置，帮助和方便他们过马路，减少他们过马路时的担心以及降低他们单独外出时的风险。

2 结构设计与工作原理

主控芯片STC89C52單片机，8KB的flash，512KB的RAM，工作频率HYPERLINK"https：//baike.baidu.com/item/%E5%B7%A5%E4%BD%9C%E9%A2%91%E7%8E%87"＼t"https：//baike.baidu.com/item/STC89C52/_blank"范围：0～40MHz，工作电压：3.3V～5.5V[34]。当盲人持拐杖走斑马线时拐杖上的4个金属传感器能感应到斑马线下铺设的铝箔，若此时盲人走偏则感应不到铝箔一侧的金属传感器发出信号控制偏出一侧轮子转速加快使两轮间形成差速完成转弯引导的功能。当盲人发生意外致引导拐杖倾倒，倒地或脱手超过10s后，通过52单片机输出高电平，位于拐杖底部的有源蜂鸣器会发出报警声，连接在单片机引脚上的水银开关内的水银倾斜接通电路向家属发送求救短信以及当前的GPS地址方便家属寻找，提醒家属可能出事，同时拐杖上的摄像头会拍下实时场景，通过视频传输模块发送给绑定的手机和电脑。

3 控制系统

3.1 循迹系统

在人行横道上，当盲人手持引导拐杖走偏5cm时，偏离铝箔一侧的金属传感器无法感应到铝箔，单片机收到信号给PWM波控制OUT1和OUT2端（或者OUT3和OUT4端），偏离一侧的直流电机转速加快，使两轮间产生差速达到引导功能，电机最大转速可达80r/min，通过占空比可调速。

3.2 红绿灯识别

RFID模块识别盲人走到红绿灯路口，蓝牙模块会将红绿灯识别的情况反馈回单片机。检测到红灯RED_LED=0，单片机给0，拐杖停止；检测到绿灯GREEN_LED=1，单片机给1，拐杖引导行人前进。

3.3 超声波避障

超声波模块，当障碍物出现在盲人前方时，单片机向超声波trig端发送高电平脉冲，之后捕捉echo端脉冲上升沿，捕捉到时打开定时器计时，等待捕捉echo端脉冲下升沿，捕捉到下降沿读出计时器的时间t，盲人距离障碍物距离=（t*340（m/s）/2），当距离为1米时，接收器接收信息并将信息传递到蜂鸣器，蜂鸣器发出警报声提示盲人。

3.4 报警语音系统

采用TELESKY有源蜂鸣器模块，当盲人发生意外致引导拐杖倾倒、倒地或者脱手超过10s后，单片机给高电平，发出“滴滴滴”的报警声，水银开关倾倒，单片机控制的SIM800C模块得电，发送短信息及GPS定位给家属绑定的手机。

4 结论

本系统基于STC89C52单片机研究智能导盲拐杖，进过大量的实验验证，完善系统的各项功，且整体性能稳定。依靠无线传感技术和语音提示功能，提示盲人前方红绿灯的情况，应用超声波模块探障。金属传感器探测铝箔，引导盲人顺利通过斑马线。利用GPS定位、短信发送和视频传输模块，当盲人出现意外时，及时向家人发送求救信息、影像视频和地址。

参考文献：

[1]贾丹平，王岩，王阳，等.多功能盲人智能拐杖的设计[J].电子设计工程，2016，24（14）：136138，142.

[2]梁秋艳，葛宜元，牛国玲，等.基于视觉监测的智能盲人拐杖设计[J].佳木斯大学学报（自然科学版），2015，（4）：584587.

[3]陈玉萍，卢先领.基于SN8P2501单片机智能导盲系统设计与实现[J].电脑知识与技术，2011，07（33）：82888289，8306.

[4]郭天祥.新概念51单片机C语言教程[M].北京：电子工业出版社，2009.

基金项目：国家级大学生创新创业训练计划项目（项目编号：201710347015），项目名称：盲人过马路辅助系统

*通讯作者：魏玉兰（1980），女，汉族，河北邢台人，博士，讲师，主要研究方向为机器人运动及振动控制、图像处理与模式识别。