文 献 综 述

一 、课题研究意义和研究现状

现代光电技术的发展，使得人们的生活方式发生了巨大的变化，丰富了人们的物质生活。在许多方面给人们带来了方便。盲人是一群特殊群体，由于天生缺陷，导致生活不方便。如何让他们也享受现代光电技术的成果是本毕业设计课题的一个思路。我国盲人及视力障碍者数量大，约占全世界盲人总数的20%。盲人由于生理上的缺陷 ，在公共场所行走时面临着诸多不便以及潜在的危险。 目前国内外有诸多类型的盲人导航技术，如导盲机器人、红外线导盲、盲人电子眼镜、GPRS导盲系统等^[1]。本课题旨在开发一个能满足盲人路上行走安全的系统，采用单片机结合超声测距技术设计^[2]，通过语音模块对探测到的距离信息进行反馈，当光线不足时向路人警示以及遇到困难求救模块。

二、超声波测距模块

超声波是振动频率高于20kHz的机械波，超声波具有频率高、波长短、绕射小、方向性好并能够为反射线定向传播等优点，同时超声波传感器 HC-SR04 模块能量消耗小有利于测距^[3]。超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化^[4]，超声波测距时在控制电路的控制下，超声波发射探头向前发射超声波，超声波在介质中传播并且在介质之间的边界上折射和反射^[5]，当超声波在空气中遇到障碍物时，就会被反射回来，并通过超声波接收探头转换成电信号传输到单片机由单片机判别回波信号^[6],电信号的分析是超声测距的核心。超声波在空气中的传播速度为已知，来回传播的时间是相等的，只要测量出发射声波和接收声波的时间差，乘以传播速度，就能计算出发射点到障碍物的实际距离^[7][8]。经过单片机的计算，把距离信息通过声音报警模块传递给盲人，这样盲人就可以判断自己的前面障碍物的位置。

三、光线不足时的警示模块

为了实现警示作用，首先我们要对盲人的所处光线环境进行探测，这就会用到传感器^[9]。传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求^[10]。在导盲系统中所要监测的主要环境参数就是光亮度这种信号。光敏电阻是采用半导体材料制作，利用内光电效应工作的光电元件^[11]。它在光线的作用下其阻值往往变小，这种现象称为光导效应。利用光敏电阻将光信号转换成电信号^［12］，转换后的信号送入装置的单片机处理系统^[13]，判断光照强弱，从而决定在此条件下是否需要开启警示七彩灯。

三、紧急情况GSM求救模块

GSM即全球移动通信系统，全称是Global System for Mobile communications，由欧洲电信标准组织ETSI推出的数字移动通信标准^[14]。GSM最初是可以提供户外高速移动性的欧洲移动通信标准。今天，GSM已经是全球最广泛部署的数字移动通信系统。 GSM利用900和1800 MHz频率和时分多址（TDMA）技术来发送和接收移动数据^[15]。基于 GSM 的无线数据传输系统应用了计算机技术和 GSM 网络通讯技术，是一种新型无线通信系统。该系统依托 GSM 网络，采用短消息进行数据通信，即在传统的单片机数据采集系统中增加支持短消息、数据通信等业务的 GSM 模块，并为其分配一个独立的 SIM 卡，结合单片机系统通过串行通信接口，实现了数据的远程无线传输^[16]。本文无线通信模块采用GSM/GPRS无线通信模块M590 ^[17] , M590模块由基带控制器、存储器、无线频率模块、测量网络、供电模块、应用程序接口组成,其结构如图 1 所示。整个模块的核心是基带控制器,它控制着模块内各种信号的放大、传输、转换等处理过程。射频模块是一个单片收发器,它由四个功能块组成,分别是全集成中频合成器、外差式接收器、变频调制环路发送器、射频锁相环路,完成对射频信号的接收和发送等处理功能。