智能导盲拐杖设计原理

天津职业技术师范大学

Tianjin University of Technology and Education

毕 业 论 文

专 业： 班级学号： 学生姓名： 指导教师：

二〇一三年六月

I

天津职业技术师范大学本科生毕业设计

基于单片机电子导盲拐杖设计

Electron blind-guide crutch design based on MCU

专业班级： 学生姓名 指导教师：

学 院：电子工程学院

2013年06月

II

摘 要

随着社会的发展，在社会生活中应用超声波测距技术已很广泛，如汽车倒车雷达、测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声测距技术的研究和开发具有实际意义。

本设计研究为盲人提供行走时，遇到前方障碍物提前躲避的预警系统。以AT89S52作为核心处理器，采用超声波回波时间差测量人与物体之间的安全距离，实现了提前预警使用者避让障碍物，起到避免安全隐患的作用。

该系统是基于AT89S52单片机的超声波测距系统,它根据超声波在空气中传播的反射原理,以超声波传感器为检测部件, 应用超声

本科毕业设计（论文）

基于超声波测距的导盲仪设计

2014年 6 月

本科毕业设计（论文）

基于超声波测距的导盲仪设计

学 院：专 业：学生 姓名：指导 教师：答辩 日期：

摘要

摘要

盲人由于先天或后天的生理缺陷丧失了视觉功能，因而在日常生活和安全行走方面受到了很大的制约。所以，为了协助盲人安全行进，提高他们的生活能力与人身安全，世界各国一直在进行着电子导盲系统的研制。在此背景下，本文设计了一种基于超声波测距的导盲系统。大体上可分为两部分进行设计：测距系统与电源管理系统。

测距系统通过超声波的发送和接收来检测盲人周围各个方向上一段距离内的障碍物信息，并将其转化为声音信号，使盲人从中获知其周围的情况。本文是在基于STC89C52单片机控制的超声波测距原理的基础上，来确定目标范围内障碍物的存在，同时利用US-100超声波模块自带的温度补偿功能来提高系统的精确度。本设计采用的是US-100的串口触发模式，在软件设计中主要包括：串行口初始化函数、超声波发射函数、写字符函数、

机械创新设计

多

功

能

拐

杖

学生姓名： 学 号：

专业班级：

2014年 12 月 7 日

多功能拐杖

摘要： 鉴于我国人口渐趋老龄化，老年人口的健康和生活质量，已经成为社会各界的广泛关注焦点，作为老年人口广泛使用的一种工具，拐杖的设计衍生出许多新的研究课题。 本文将从拐杖的发展现状、新型多功能拐杖的设计及原理、产品的发展前景等方面介绍此款智能拐杖。

关键词：拐杖、多功能、老年人、智能

一、产品背景及发展现状

根据美国普查的研究，世界性的人口老龄化是“历史上未曾出现的社会现象”。从根本上讲，这种人口转变是医疗进步、教育水平明显提高和经济发展的直接成就，因此，人们可以把这一现象当作历史进步来庆祝。但与此同时，老年人的健康保障以及生活起居问题也随之而来，老年人口的增多势必引发社会对老年人健康、安全的高度重视。人进入衰老阶段后，器官生理功能逐渐减退，机体代谢变得缓慢，免疫机能下降，应急能力日渐减弱，极易发生摔跤的事故，轻者疼痛不已，重则骨折，甚至有时会有丧命的危险。因此拐杖应运而生，拐棍能帮助老人站立，拐棍能作为助步器帮助老

摘要

导盲机器人是为视觉障碍者行动提供导航帮助的一种服务机器人，它利用多种传感器对周围环境进行探测，将探测的信息进行处理然后做出相应的反馈提供给驱动装置和视障者，以帮助使用者有效地避开障碍。

世界上视觉障碍者数量众多，而他们只能用60%的感觉来获取经验。因而设计一款实用的导盲机器人来帮助视觉障碍者是十分必要的。

本文在综述国内外现有导盲辅助工具特点的基础上，确定了导盲机器人的总体方案。机器人行走机构采用1个万向轮和2个差动轮的轮式结构，在两个差动轮中，有一个是由驱动电机，从而控制车体行进方向，机器人前进的动力由使用者自身提供。机器人采用西门子S7-200控制，配备射频传感器、红外传感器、超声波传感器等检测环境信息，并具有语音提示功能。机器人的主体控制思想为BP神经网络算法，基于这种算法，机器人可以选择合适的转动角度，确定最优运动路径。

关键词: 导盲机器人；避障；传感器；BP神经网络算法

Abstract

As one of serving robots, The blind guiding robot is a novel device designed to help blind or visually impaired use

摘要

导盲机器人是为视觉障碍者行动提供导航帮助的一种服务机器人，它利用多种传感器对周围环境进行探测，将探测的信息进行处理然后做出相应的反馈提供给驱动装置和视障者，以帮助使用者有效地避开障碍。

世界上视觉障碍者数量众多，而他们只能用60%的感觉来获取经验。因而设计一款实用的导盲机器人来帮助视觉障碍者是十分必要的。

本文在综述国内外现有导盲辅助工具特点的基础上，确定了导盲机器人的总体方案。机器人行走机构采用1个万向轮和2个差动轮的轮式结构，在两个差动轮中，有一个是由驱动电机，从而控制车体行进方向，机器人前进的动力由使用者自身提供。机器人采用西门子S7-200控制，配备射频传感器、红外传感器、超声波传感器等检测环境信息，并具有语音提示功能。机器人的主体控制思想为BP神经网络算法，基于这种算法，机器人可以选择合适的转动角度，确定最优运动路径。

关键词: 导盲机器人；避障；传感器；BP神经网络算法

1

Abstract

As one of serving robots, The blind guiding robot is a novel device designed to help blind or visually impaired

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

盲人老爷爷的“导盲棒”

作者：邢小丽

来源：《下一代英才》2012年第06期

那是一个星期三的下午，放学时，突然下起了雨，还好妈妈让我带了雨伞。看到邻 居小丽没有带伞，我主动邀请她和我共撑一把伞回家。

刚出校门没多久，我俩忽然被迎面而来的人撞了一下，差点被撞倒。还没站定，只听那个人一个劲儿地说：“对不起、对不起……没事吧？”待我们回过神来看他时，发现他是一位六十多岁的盲人爷爷。他头发花白，脸上布满了皱纹，胳膊上还挽着一个大 包裹。听见我俩说没事儿时，他才长舒了一口气说：“那就好！”

经过我们询问，才知道老爷爷是到附近的蔡庄走亲戚的。我和小丽互相对视了一下说：“老爷爷，我们送您过去。”可老爷爷说什么也不肯。为了说服老爷爷，我和小丽一唱一和地说：“我俩也是蔡庄的，咱们顺路一起走。”老爷爷喜出望外地说：“真的？那真是太好了！”要知道，去蔡庄的路程虽不远，但是路上大坑小坑的，晴天还好，雨天时就算是大人们也得格外小心，即使这样也会溅半腿的泥水，更何况是一位盲人呢！

小丽主动帮老爷爷拿包裹，

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盲人老爷爷的“导盲棒”

作者：邢小丽

来源：《下一代英才》2012年第06期

那是一个星期三的下午，放学时，突然下起了雨，还好妈妈让我带了雨伞。看到邻 居小丽没有带伞，我主动邀请她和我共撑一把伞回家。

刚出校门没多久，我俩忽然被迎面而来的人撞了一下，差点被撞倒。还没站定，只听那个人一个劲儿地说：“对不起、对不起……没事吧？”待我们回过神来看他时，发现他是一位六十多岁的盲人爷爷。他头发花白，脸上布满了皱纹，胳膊上还挽着一个大 包裹。听见我俩说没事儿时，他才长舒了一口气说：“那就好！”

经过我们询问，才知道老爷爷是到附近的蔡庄走亲戚的。我和小丽互相对视了一下说：“老爷爷，我们送您过去。”可老爷爷说什么也不肯。为了说服老爷爷，我和小丽一唱一和地说：“我俩也是蔡庄的，咱们顺路一起走。”老爷爷喜出望外地说：“真的？那真是太好了！”要知道，去蔡庄的路程虽不远，但是路上大坑小坑的，晴天还好，雨天时就算是大人们也得格外小心，即使这样也会溅半腿的泥水，更何况是一位盲人呢！

小丽主动帮老爷爷拿包裹，

在这个世界上，有许许多多需要我们帮助的人，山区的贫困儿童，农村的孤寡老人，行动不便的残疾人我们应该对他们抱有同情之心，尽自己的能力去帮助他们。因为，关心他人，是一种美德。

那是暑假里的一天，我和表哥一起到公园玩。我们在草坪上尽情地奔跑嬉戏，玩得大汗淋漓。最后，我累得躺在草地上休息，表哥坐在旁边，看着远处悠闲的人们。

忽然，他用手指着远处让我看，我顺着他的手指望去，只见远处有一个残疾人，大概十七八岁的模样，手里拿着一根拐杖，看样子应该是先天的残疾。他的样子吸引了不远处的一个小男孩，小男孩用奇怪的眼神看着那个残疾人，而他跟前的妈妈也好像正作文在给他解释着什么。

这时候，只见那个残疾人摇摇晃晃地走着，突然脚下一滑，感觉像是踩到了小石块，一下子就摔倒在地。手里的拐杖也被摔出了三五米远，他想起身去捡回来，但是此时却站都站不起来了。

这时，只见旁边那位母亲在小男孩的耳边说了几句话，小男孩点了点头，飞快地跑过去，捡起拐杖，送给了那个残疾人。残疾人不住地对小男孩微笑点头，并对他伸出大拇指。这时候，小男孩的脸上露出了微笑，那笑容好美、好甜。

有时候，帮助一个人不需要费多大的力，比如捡起一根拐杖，但是很多人却做不到。那个小男孩做得比很多成人都好，他有一颗美丽的心灵，他的未

《智能仪器原理与设计》教学大纲

课程代码： 31040180

学位课程/非学位课程：非学位课程 学时/学分：46/3（其中实验8学时）

先修课程：《电子技术基础》、《传感器原理与应用》、《微机原理与接口技术》 适用专业：电子信息工程专业 课程简介：

本课程是电子信息工程专业的主干专业课。本课程介绍智能仪器的特点、技术标准、发展概况、基本构成和先进控制技术。本课程还着重介绍了智能仪器的设计思想和设计方法。

一、教学目标 1、知识水平教学目标

掌握智能仪器的输入输出通道及接口技术、常用组件的原理及性能指标；理解智能控制系统误差的形成原理及自动校准和自诊断技术、基本抗干扰技术；

2、能力培养目标

在学习电子技术基础，传感器原理及微机原理等技术基础课程的基础上，了解智能仪器的概念及其设计内容，学会利用单片机设计智能仪器的各种功能模块，了解每个环节上的抗干扰措施。以便今后能从事智能仪器的设计、研发工作。

3、素质培养目标

（1）求实精神：通过本课程教学，培养学生追求真理的勇气、严谨求实的科学态度和刻苦钻研的作风。

（2）创新意识：通过学习，引导学生树立科学的世界观，激发学生的求知热情、探索精神、创新欲望，以及敢于向旧观念挑战的精神。

二、教学重点与难点

1、教学重点：掌握智能仪

智能仪表原理与设计综合训练报告

题目：温度采集仪的设计班级：

姓名：

学号：

指导教师：

成绩：

江苏理工学院

电气信息工程学院

2015 年 11 月 13 日

目录

前言 (1)

第1章课程设计任务和要求 (2)

1.1 设计任务 (2)

1.2 技术指标 (2)

第2章系统设计方案 (3)

2.1 温度采集仪总体设计方案 (3)

2.2 各模块设计方案 (3)

第3章系统硬件电路设计 (5)

3.1 单片机STC89C52简介和最小系统 (5)

3.1.1 STC89C52单片机简介 (5)

3.1.2 STC89C52单片机最小系统 (5)

3.2 数字温度传感模块设计 (7)

3.2.1 数字温度传感器DS18B20简介 (7)

3.3 显示模块设计 (9)

3.3.1 LCD1602液晶显示器的工作原理 (9)

3.3.2 LCD1602液晶显示器的设计 (10)

3.4 报警模块设计 (11)

3.4.1 蜂鸣器简介 (11)

3.5 温度上下限值电路设计 (12)

3.6 串口输出电路的设计 (13)

3.6.1 波特率的计算 (13)

3.6.2 MAX232芯片实现串行通信的电平转换 (13)

第4章系统软件电路设计 (14)

4.1 LCD液晶显