基于2.4G无线收发模块的智能电子导盲仪

黄魏斐 王向阳

摘 要：现今大多盲人日常使用的都是原始的导盲杖，对出行帮助有限。虽然有很多导盲犬的训练及出售，但由于受价格及饲养方面问题的限制并未得到普及。于是一种电子类智能导盲产品的需求变的很迫切。而着个智能电子导盲仪刚好填补了这个空缺，能更加廉价且简单的帮助盲人朋友走出家门过上更优质的生活。

关键词：盲人；2.4G；智能；导盲仪

1 项目背景及目的

⑴研究背景。众所周知，在这个社会中除了我们大多数健康的人外，还有一些需要关怀和帮助的群体。盲人就是其中之一。据世界卫生组织估计全世界有盲人4000万到4500万。我国有视力残疾患者近1300万。这是一个庞大的群体，相比与其他的群体，失去光明的盲人朋友生活更加艰难，因此他们需要更多的关怀。

⑵制作目的。考虑到盲人群体如此庞大并且日益增多，并且他们的日常生活主要是出行有很大的不便。我们想制作出一种能够代替眼睛和导盲犬部分功能的物品，来帮助盲人朋友更方便更自由的生活出行。

2 作品功能介绍

智能电子导盲仪是为了方便盲人出行的电子仪器，它能用语音来提示盲人躲避障碍物、安全通过红绿灯以及下一步的行走路径。使盲人能便捷安全的抵达目的地。主要功能如下。

功能一：躲避障碍物，走路更放心。利用蝙蝠的超声波回响原理制作的超声波测距仪测量原始数据，结合控制核心MCU，能够准确的计算出周围人或障碍物的距离。当有人或障碍物出现在行走方向两米范围内时，控制电路进行语音提示或报警，从而实现室内外小范围避障功能。

功能二：识别红绿灯，过马路更安全。在固定目的地的路径路口，不对红绿灯进行干扰和改动的前提下，安装小型红路灯识别子模块。利用颜色识别传感器进行光谱探测，。探测数据回送MCU，经计算分辨出所探测的颜色是否为绿色（或红色）。若为绿色则发出可安全通过提示，红色则提示等待。

功能三：路径指引，带路到想去的地方。鉴于多数盲人朋友常去的地方不多，所以采用设定路径导航的方式。提前设定常的地点如公园或某个小区，在出发地和目的地选择最便捷路径的路口安装红绿灯子模块，并对模块嵌入位置信息。每当走到一个路口，子模块利用无线传输送信息至MCU，MCU对信号处理后发出下一步要直行或左右转弯的语音提示信号。

展望功能：语音输入，路径导航。加入语音输入GPS导航功能，不再局限于固定路径指引，想去哪就去哪。通过语音输入，识别要去的目的地。将信息经MCU传送GPS导航模块，实现任何目的地的路径导航。由于受GPS精度问题影响，此功能暂未实现。计划下一步将GPS与地面点对点通信结合，完成全方位导航工能。

3 制作原理及结构

⑴原理框图

⑵各模块单元解析。1）测距模块：采用HC-SR04超声波测距传感器。每当主控单片机发出测距指令，传感器发出八个高脉冲。当发出的声波遇到障碍物是返回，利用声波发出到返回的时差来计算与物体之间的距离。2）色彩识别：利用颜色传感器TCS3200采集光线数据，通过调整光电二极管的滤波匹配方式来得到不同频率。由芯片计算得出所接收光线的RGB，传送到单片机进行比对判断后得出颜色信息。3）线收发：采用2.4G无线收发模块进行主机和从机之间的信号传输。主要有距离信号、色彩信号、位置信号以及路径指引信号。4）语音提示：语音提示功能主要采用ISD1706PY语音芯片进行音频的录制存储，由单片机结合其它子模块信息进行语音调用，在不同情况下读取相应的语音信号。

4 创新与应用

据查阅资料了解，关于电子导盲的课题之前并非无人涉及。但仅之前的局限于简单的避障功能，并没有实现真正意义上的导盲。而本作品主要致力于对盲人出行的引导，使导盲仪至少能够比导盲犬更稳定的做到同样的事，真正实现导盲作用。

此作品的创新点之一在于红绿灯的判别。盲人出行最不便的就是遇到路口，因为不清楚何时通过红绿灯。因此可利用色彩传感器进行红绿灯的识别，解决了通过路口的问题。

创新点之二在于导航方式的选择。设计初期曾考虑单纯使用GPS来进行路径导航，但实际论证表明目前此方法并不可靠。首先仅使用GPS牵扯到定位精度的问题，对于人体来说范围太大，不能精确的进行位置判定。其次GPS的搜索也牵涉到语音输入和判别问题，因此将GPS导航作为后期技术成熟时的最终功能。根据盲人出行目的地的小范围单一性，设计采用点对点的路径引导方式。利用无线收发方式在途径的每个路口设置检测点，监测点感应范围在零到三米并且能够进行距离判定，每到达一个监测点则提示下一步行走方式，从而以分段两点一线的方式完成路径导航。设计后期可将小范围点对点导航与GPS导航结合互补，实现精确的全方位无盲区导航。

此作品是按初步设想的方式完成，实现基本的功能并不需要很高的造价，而且没有导盲犬的饲养问题。相信经不断改进和完善后应该可以胜任导盲犬的工作，从而更利于盲人的生活出行。

[参考文献]

[1]李昊峰.智能电子导盲仪.2013年5月.

[2]2.4G无线技术详解.http：//wenku.baidu.com/view/fc95aed333d4b14e8524681b.html.