2025【具备定位和障碍物检测功能的基于单片机的智能盲人拐杖设计11000字】.docx

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具备定位和障碍物检测功能的基于单片机的智能盲人拐杖设计

【摘要】针对传统拐杖无法实现实时定位求救的功能，设计一款能够帮助视力残障人士独自安全出行的智能拐杖系统，显得尤为重要。本课题基于STC12C5A60S2芯片、8051单片机设计和开发一款智能盲人拐杖系统，通过引入定位模块，超声波模块和通讯模块的功能，实现了智能拐杖设备的可编辑与可通信的功能。本系统由2部分组成：一部分是用于使用者出行的提醒功能，包括与障碍物距离的检测模块和对周围环境光线的检测模块。另一部分则是与监护人求救的功能，一旦遇到紧急情况，则会通过定位模块获取数据发送到绑定的手机端，达到及时联系监护人的功能，进而促进了智能盲人拐杖系统的研究与发展。

【关键字】智能拐杖；提醒功能；STC12C5A60S2；GPS/北斗定位

目录

TOC\o1-3\h\z\u1概述 1

1.1引言 1

1.2研究现状 1

1.3设计目标 1

1.4论文主要工作与内容安排 1

2需求分析 2

2.1可行性分析 2

2.2功能需求 3

2.2.1各个功能分析 4

2.3开发工具及环境的介绍 4

3系统方案设计 5

3.1系统整体框架 5

3.2系统功能设计 5

3.2.1超声波检测电路设计 5

3.2.2报警电路设计 6

3.2.3按键输入电路设计 7

3.2.4GPS/北斗双模定位电路设计 7

3.2.5GSM通信模块电路设计 7

4系统功能详细设计 8

4.1超声波检测电路详细设计 8

4.2数码管显示电路程序设计 9

4.3报警电路程序设计 10

4.4按键输入电路程序设计 12

4.5GPS/北斗双模定位电路程序设计 13

4.6GSM通信模块电路程序设计 14

5系统功能调试与测试 16

5.1光敏检测电路的测试 16

5.2超声波测距模块功能测试 16

5.3距离过近紧急提示电路的测试 17

5.4按键输入电路的测试 18

5.5GPS/北斗双模定位模块的测试 18

5.6GSM短信发送模块的测试 19

6总结 19

1概述

1.1引言

每年的11月15日为“国际盲人节”，节日的初衷是让这些盲人群体能够感受到社会对他们的帮助与支持。据我国盲人协会的报告中显示，截止至2021年的数据，目前我国存在的视力残疾人士达到了1700多万人，是全世界中拥有盲人最多的国家。

我国高度重视弱势群体的权益保障工作，逐渐提高对于残障人士的基本公共服务和社会保障的水平。然而，目前我国视力残障人士的出行仍然遇到了以下几点障碍：第一，街道上的盲道形同虚设，设计不合理，常常会被各种车辆占用或者路线被隔断等导致出行受阻；第二，社会上对导盲犬的包容程度不够，常常能在新闻上看到限制导盲犬进入各种公共场合等情况导致盲人出行不易；第三，道路上复杂的交通路况以及不少违规的行为也会导致盲人在出行的过程中遇到危险。

为了消除上述这些障碍，我们从盲人的出行辅助工具出发，通过对拐杖的升级优化，使盲杖能够充分发挥出辅助盲人出行的作用，降低盲人出行过程中的危险系数，帮助使用者克服外出可能会遇到的问题，使盲人们感受到来自社会对他们的帮助和支持REF_Ref339\r\h[1]。

1.2研究现状

通过调研显示，国内对于智能拐杖方面的研究较为落后，虽然在智能拐杖方面也有不少的创新，但是由于研发成本高、技术的不成熟等一系列问题，导致国内市场暂未出现一款较为成熟的盲人拐杖系统。相比于国内的研究，国外早在上个世纪便开始对盲杖进行重新设计，并且发明出了超过100件的智能盲杖相关产品，在这领域的研究有了很大的突破。

我国大部分的盲人群体使用的仍然是传统的拐杖，甚至还有近三分之一的群体不使用盲杖，他们只有在家人的陪同下才能出门活动。而对于盲杖的售卖渠道，一般只能在医疗器械店内找到，在一些商场或者药店里很难找到与盲杖相关的产品。同时市面上所售卖与盲杖相关的产品种类很少，盲杖的质量也参差不齐，部分智能电子类的拐杖高达1000元，这个价格对于普通家庭来说过于昂贵。由于以上种种原因导致智能盲杖在盲人群体的普及率和使用率并不高。

因此，为了满足盲人能够快速安全融入到公共出行生活的迫切需求，设计出一款价格亲民，功能齐全，使用便捷，适合这类人群出行的智能化拐杖是符合市场需求的，并且拥有广大的发展前景。

1.3设计目标

目前，市面上的大部分拐杖存在着无法信息交互的功能。因此，想设计出一款能够进行信息交互的智能拐杖。这款智能盲人拐杖系统的设计是通过