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基于STM32单片机的智能盲人助行器
摘要:本设计是一种基于STM32F4系列芯片为主控的具有自主反馈前方路
段信息的盲人助行器,可以适应生产发展的需要,利用原有助行器,在此基础上,
增加合理的传感器,并进行的数据融合与反馈,从而提高设备的稳定性及可靠性。
此外还可实现数字化控制,各模块单元均以微处理器为控制核心,主要利用软件
程序实现自动控制方案。某些方面具有创新和独特性,它功能强大、控制灵活、
精准度高、动态响应快、可靠性高、适用范围更广等优点。
关键词:智能盲人助行器;STM32单片机;HC_SR04超声波;
1、设计背景及意义
背景:目前我国盲人或者弱视人群在国内的人数非常庞大,在2020年盲人数
量约为830万人,占全球失明人口的21%左右,且每年新增盲人数量已经达到40
万以上。无论是由先天或者后天的视力缺陷,盲人或者弱视人在生活中都相比于
正常人存在很多的生活不便,在这其中安全出行已经成为盲人及弱视力人群的一
大主要生活障碍。随着科技和社会的发展,在人们生活质量日新月异地提高的同
时,也使得我们的生活环境变得越来越嘈杂,交通环境复杂多变,使得盲人独立
出行的困难越来越大,甚至部分盲人几步不出门。在这一背景下,设计出一种可以
安全可靠能切实帮助盲人的助行器,使得盲人能够最大可能的了解道路、障碍物
等实时信息,以提高盲人及弱视力群体的生活水平。
意义:目前我国盲人或者弱视人群在国内的人数非常庞大,在2020年盲人
数量约为830万人,占全球失明人口的21%左右,且每年新增盲人数量已经达到
40万以上。无论是由先天或者后天的视力缺陷,盲人或者弱视人在生活中都相比
于正常人存在很多的生活不便,在这其中安全出行已经成为盲人及弱视力人群的
一大主要生活障碍。随着科技和社会的发展,在人们生活质量日新月异地提高的
同时,也使得我们的生活环境变得越来越嘈杂,交通环境复杂多变,使得盲人独
立出行的困难越来越大,甚至部分盲人几步不出门。在这一背景下,设计出一种可
以安全可靠能切实帮助盲人的助行器,使得盲人能够最大可能的了解道路、障碍
物等实时信息,以提高盲人及弱视力群体的生活水平。
2、智能盲人助行器简介
2.1智能盲人助行器工作原理
本设计是利用原有助行器,在此基础增加HC_SR04超声波模块及TOF050F极
光测距模块进行二次实际开发;HC_SR04的发射器将电信号转换为40KHz超声波
脉冲。接收器监听发射的脉冲。单片机使用定时器监测输出脉冲,测得其宽度,以
此确定脉冲传播距离。但是该超声波模块在近距离时由于模块本身硬件缺陷,无
法测得过近的脉冲信号,所以我们在设计中使用一个TOF050F模块来确定较近时
的距离。以此来提高系统的稳定性与精准度。
3、系统硬件设计
3.1STM32单片机
主控电路采用STM32F407单片机作为主控模块,采用USB接口线5V电源供
电:电脑、充电宝、电池接口等均能满足设计电源的需求。在单芯片上,拥有灵
巧的32位CPU和在系统可编程Flash,使得STM32F407为众多嵌入式控制应用
系统提供高灵活、超有效的解决方案。
3.2电源模块
整个讲系统采用7.2V锂电池供电,锂电池的7.2V电压经芯片AMS1117-5,
讲7.2V直流电压转变为5V,为HC_SR04超声波模块及TOF050F极光测距模块供
电,5V经过AMS1117-3.3降压为3V后,给STM32F4芯片供电,整个转压电路加入
10uf钽电容和104电容进行滤波处理,过滤那些杂波,使得供电的电压更加的稳
定。
3.3显示模块
该系统采用OLED液晶显示屏显示,各个模块测量的数据,以方便我们进行设
计与调试。我们用的是以SSD1306控制芯片的OLED液晶显示屏幕。我们用的TFT,
采用5V或者3V供电,通过SPI通信的方式进行数据的打印和显示。整个OLED
仅需要7个引脚、数据/命令、使能指令构成,显示模块增加了HD44780主控驱
动电路、HD4410扩展驱动电路、电容、电阻组成。能够更好的将信息显示出来。
4、系统框图和程序框图
4.1系统框图
智能盲人助行器系统,由STM32单片机接受HC_SR04与激光测距模块数据后,
通过温度传感器对超声波进行温度补偿,以确保得到稳定准确的数据,然后与姿态
系统进行数
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