论文总字数：21242字

摘 要

根据《中国残疾人事业研究报告（2018）》显示，我国有大量视障人群，现如今国内人数已经达到1700万，并且每年增长人数高达50万。传统的盲杖和数量稀少的导盲犬无法为大多数视障人士提供帮助，因而开发使用方便的导盲仪十分必要。

课题在此背景下，根据超声波测距原理，通过查阅大量文献，设计并开发了以STC15W4K56S4单片机为主控的导盲仪，具有障碍物测距、语音播报提示、LCD液晶显示、夜间灯光提醒的功能，价格低廉、使用方便等优点。导盲仪通过超声波检测一定阈值内的障碍物，通过语音模块播报对应的录音文件提醒使用者，同时LCD液晶显示相关信息；若是夜间出行，通过光敏电阻检测周围环境光亮程度，如果周围环境光亮低于设定的阈值，LED灯常亮，提醒周围人、车避让盲人。采用keil C51软件进行软件开发，有利于进行模块设计，方便调试。

测试表明，系统能有效地利用超声波测距并通过语音模块反馈给使用者，在黑暗处使用时，发光的LED能起到提醒作用。系统各部分模块测试皆能满足设计要求，整体性能稳定。

关键词：单片机 超声波 语音播报 障碍物检测

Design and Manufacture of Blind Rod

Abstract

According to the "Research Report on the Cause of Chinese Disabled Persons (2018)", there are a large number of visually impaired people in China, and now the number of people in China has reached 17 million, and the number of people growing every year is as high as 500,000. The traditional blind cane and a small number of guide dogs cannot help most visually impaired people, so it is necessary to develop a convenient guide rod.

In this paper, based on the principle of ultrasonic ranging, through consulting a large number of documents, a guide rod based on STC15 series single-chip microcomputer was designed and developed, which integrates the functions of ultrasonic ranging, voice prompt, LCD display and night light reminder, and has the advantages of low price and convenient use. The smart blind stick uses ultrasonic waves to judge whether there are obstacles in front of it. If there are obstacles, the voice module will broadcast the voice to remind the blind, and the LCD will display the relevant information. When traveling at night, the light level of the surrounding environment is been detected by the photosensitive resistance. If the ambient light is below the set threshold, the LED light will been used to remind people and cars to avoid the blind. Keil C51 is been used for software development, which is conducive to module design and debugging.

The test results show that the system can effectively use ultrasonic distance measurement and feedback to the user through the voice module and LCD module. When used in the dark, the glowing LED can act as a reminder. All parts of the system modules meet the design requirements.

Key Words: Single Chip Microcomputer; Ultrasound; Voice Broadcast; Obstacle Detection

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题背景和意义 1

1.2 国内外的研究现状和意义 1

1.2.1 国外的发展现状 2

1.2.2 国内的发展现状 2

1.3 本课题的工作和组织结构 3

第二章 系统的总体设计 4

2.1 超声波 4

2.1.1 超声波概述 4

2.1.2 超声波测距原理 4

2.2 系统的总体结构 5

2.2.1 系统的硬件结构 5

2.2.2 系统的软件结构 6

第三章 系统的硬件设计 7

3.1 STC15主控模块 7

3.1.1 STC15W4K56S4芯片 7

3.1.2 STC15W4K56S4单片机主控模块电路设计 9

3.2 超声波测距模块 10

3.2.1 超声波传感器 10

3.2.2 HC-SR04超声波测距传感器 11

3.2.3 超声波测距电路设计 12

3.3 LCD液晶显示模块 12

3.3.1 LCD12864显示器简介 12

3.3.2 LCD12864显示模块电路设计 14

3.4 语音提示模块 14

3.4.1 MY1680U-12P语音模块简介 14

3.4.2 MY1680U-12P语音模块控制指令 15

3.4.3 MY1680U-12P模块电路设计 16

3.5 夜间灯光提醒模块 16

3.6 本章小结 17

第四章 系统的软件设计 18

4.1 主程序设计 18

4.2 初始化程序设计 18

4.3 超声波测距子程序设计 20

4.4 LCD液晶显示子程序设计 21

4.5 语音提示子程序设计 22

4.6 夜间灯光提醒子程序设计 22

4.7 本章小结 23

第五章 系统测试与分析 24

5.1 电路的焊接 24

5.2 系统测试 24

5.3 测量结果与误差分析 25

第六章 总结与展望 27

6.1 本文主要工作 27

6.2 进一步工作展望 27

参考文献 29

致 谢 31

第一章 绪论

1.1 课题背景和意义

据统计，中国现有近1700万盲人，约占世界盲人总数的 1/5^[1]，而且每年增加约50万人。人生活过程中95％的信息是通过视觉系统获得的，眼见为实，视觉正常的人可以更好地适应这个社会，视觉系统让我们对于信息的处理更加客观^[2]。盲人作为一个特殊的群体，在日常生活中有诸多的不便，尤其出行时，躲避障碍物成为一个急需解决的重要问题。为了帮助改善盲人独自出行不方便的现状，一个智能的导盲仪就显得格外重要，目前已经有各种导盲仪研究出来，协助盲人外出行走^[3]。

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