一种帮助盲人避障的智能拐杖

1 引言

1984年，在世界盲人联盟成立大会上，经过讨论一致通过确立每年10月15日为国际盲人节。世界盲人组织的宗旨是：致力于盲症防治，提高盲人福利，使盲人能完全平等地参与社会活动，提供国际论坛交流盲人工作经验。我国现有残疾人8300多万，其中盲人、低视力和视力障碍的多重残疾人有1691万，这个数字还在逐年增加。由于生理上的缺陷，盲人在生活自理、工作等方面有很多不便。在户外行走时，盲人只能依靠手中的拐杖和听觉来综合判断周围的障碍物，没有安全感。盲人很难在没有人陪同的情况下安全行走。政府花费巨资对城市道路进行改革，增设无障碍人行道，在红绿灯路口增设报警信号等。尽管如此，盲人还是感觉不便。

因此，盲人朋友急需一种智能导盲拐杖来保障其出行的方便与安全。

随着科学技术的发展，先进的导盲辅助设设备更趋于完善化、人性化、及智能化。国内外很多机构研究和生产出相关电子导盲装置，多数市面上可见的导盲设备大部分为超声波传感器的应用技术，其中也有红外感应技术的应用。

然而大部分的导盲设备只能探测前进方向存在威胁的障碍物，其所能提供的导盲作用并不明显。而且，在一些路况较为复

杂的情况下，其对周围路况的综合采集功能还存在不足，不能传递给盲人准确的路况信息，因此盲人行走时的准确与安全得不到充分的保障。

因此，为解决上述问题，就需要一种智能导盲拐杖，能准确探测并预警较小障碍物的存在，具有对周围路况的良好采集功能和明显的导盲作用，适应盲人的日常生活，保证盲人行走的准确与安全。

2 系统硬件设计

整个系统由超声波测距模块、激光测距模块，光电门模块，语音播报模块等构成。以 STC89C51单片机作为主控，使整个系统能够正常工作。系统的硬件功能框图如图 1 所示。该智能拐杖的避障检测有语音提示，使用简单。 电源开关：控制整体电路电源的开关； 超声波测距模块：检测前方障碍物的距离； 激光测距模块：检测前方的凹坑或突起； 激光发射器，发射激光，作?樾藕旁矗?

光敏电阻：测激光发出的光线，从而判断障碍物，构成光电门：

充电插孔，用于外部供电： 蓄电池，为整个系统供电；

蜂鸣器，当障碍物存在于光电门之间时，一直鸣响，方便盲人通过挪动判断障碍物的大小。

pcb板，嵌有MCS―51单片机，语音播放模块，是本系统核心控制部件。单片机获得各个模块传达的信息并进行判断，根据不同的情况，控制MP3播放模块播放不同的语音。 拐杖各模块设计原理 2.1 光电门原理：

当物体通过光电门时光被挡住，计时器开始计时，当物体离开时停止计时，这样就可以根据物体运动的速度与运动时间计算物体大小；光电门是由一个激光发射模块和一个光敏电路组成的，激光发射模块对准光敏电阻，光敏管前面有一个小孔可以接收光的照射。光敏电路与计时仪是按以下方式连接的。即当两个光电门的任一个被挡住时，计时仪开始计时；当再次接收到光线时时，计时终止。定时器记录是两次变化之间的时间间隔。 其工作原理是光照度改变使光敏电阻阻值的改变，而引起光敏电阻两端电压的改变。电压变化信号通过电压比较器传到单片机上。光电门一端有个激光发射源，另一端有个光敏电阻，两端无物体阻挡时激光照射到光敏电阻上。有光照时光敏电阻阻值减小，光敏电阻两端为低电压。当两端之间有物体阻挡时，光敏电阻受到光照度减小，电阻增大，光敏电阻两端为高电压。换而言之，当光电门传感器之间没有物体阻挡时，其内部电路断开；当光电门传感器之间有物体阻挡时，其内部电路接通。 2.2 测距模块原理：

通过超声波发射装置发出超声波，根据接收器接到超声波时