基于stm32的新型測障盲人眼鏡的系統(tǒng)設(shè)計

鄧雯心 李瑞琪

摘要：隨著時代的發(fā)展，社會的進(jìn)步，科技引領(lǐng)了我們的生活，各種智能產(chǎn)品為我們的生活帶來了極大的便利。近年來，隨著我國在科技領(lǐng)域的發(fā)展，國家對于科技創(chuàng)新的重視程度也與日俱增，全球化趨勢席卷全球的今天，任何競爭，歸根到底都是人才的競爭。因此，大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目是國家所支持的，也是受到社會認(rèn)可的。本論就是在此背景下進(jìn)行的基于stm32的新型測障盲人眼鏡的系統(tǒng)設(shè)計。

關(guān)鍵詞：測障;單片機(jī);傳感器;眼鏡

1 概述

作為一個以人民為中心的社會主義國家，我國發(fā)展遵循的就是以人為本，任何的發(fā)展都是為了實(shí)現(xiàn)人們更好的生活。作為一個人口大國，我國也是全世界盲人最多的國家，根據(jù)不完全統(tǒng)計，約有500萬盲人分布在我國的各個地區(qū)，也就是說，這部分平常我們不曾去注意的人群，其實(shí)并不占少數(shù)。但是，在我們的日常生活中，卻很少能夠見到他們，因?yàn)樗麄兩眢w的缺陷已經(jīng)讓他們連自由出行都很難實(shí)現(xiàn)。我們都知道有導(dǎo)盲犬的存在，而導(dǎo)盲犬也確實(shí)解決了一部分盲人的生活需要，但是，畢竟培訓(xùn)導(dǎo)盲犬周期不短，也不能像機(jī)器一般進(jìn)行量產(chǎn)，這就導(dǎo)致導(dǎo)盲犬的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到盲人的需要。我們這項研究就是用智能化手段來改善盲人出行的問題。該研究產(chǎn)品為眼鏡式樣，小巧美觀，攜帶方便。本產(chǎn)品可使盲人識別出一定范圍內(nèi)的障礙物位置并且判斷障礙物和使用者身體的距離，這樣就能指引使用者躲避障礙物。該產(chǎn)品的目的就是改善盲人出行狀況，給盲人生活提供便利。

2 關(guān)于設(shè)計系統(tǒng)硬件的介紹

2.1 關(guān)于stm32的簡述

stm32應(yīng)用的是ARM最新的CortexM3內(nèi)核。它支持中斷自動嵌套，并且能夠完成現(xiàn)場保護(hù)與恢復(fù)，在它進(jìn)行中斷嵌套時，只需保護(hù)和恢復(fù)一次現(xiàn)場，當(dāng)在恢復(fù)現(xiàn)場的時候發(fā)生再次中斷現(xiàn)象時，也不需要再次保護(hù)現(xiàn)場，只需短暫的調(diào)整時間。stm32裝備有可編程的掉電監(jiān)測器以及帶電池供電的數(shù)據(jù)備份寄存器，這在最大限度上保障了設(shè)計系統(tǒng)的安全性。stm32芯片為了保證其良好的運(yùn)作性能，在進(jìn)入低功耗模式后還可以通過“事件”來進(jìn)行喚醒操作，這樣使用者就無須執(zhí)行中斷子程序，這在實(shí)踐操作中意義十分重大。之所以我們會選擇stm32，還有一個重要原因就是它成本比較低，我們團(tuán)隊經(jīng)費(fèi)有限，所以在綜合考慮性能之后我們主控電路選用STM32F103C8T6核心板。

2.2 關(guān)于激光測距傳感器的簡述

激光測距傳感器是由激光二極管來產(chǎn)生激光，在對準(zhǔn)目標(biāo)時經(jīng)目標(biāo)反射后激光就會向各方向散射，而經(jīng)過對傳感器接收器接收到的部分散射光分析，記錄并處理從激光發(fā)出到返回被接收所經(jīng)歷的時間，就能實(shí)現(xiàn)對于目標(biāo)距離的測定。激光測距傳感器的性能十分優(yōu)良，而且成本不高，在實(shí)際應(yīng)用中可以克服大部分的干擾從而實(shí)現(xiàn)高精度的要求。所以，自誕生以來，激光測距傳感器就得到了極大的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)在各行各業(yè)都發(fā)揮著巨大的作用。而我們這個項目選擇激光測距傳感器正是因?yàn)樗鼉?yōu)良的特性能夠滿足我們對于該系統(tǒng)準(zhǔn)確性的要求。

3 關(guān)于設(shè)計系統(tǒng)軟件的概述

本項目的實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的是C語言，盡管C語言誕生很早，在它之后出現(xiàn)了許多其他編程語言，但是時至今日，C語言的應(yīng)用范圍依然很廣，受認(rèn)可度也很高。它的優(yōu)點(diǎn)有很多，具體如下：

3.1 語言簡潔，使用方便

C語言是現(xiàn)有的程序設(shè)計語言當(dāng)中規(guī)模最小的語言之一，作為編程人員，我們都知道，小的語言體系往往能夠設(shè)計出較好的程序。對于初學(xué)者來說，它需要記憶的部分并不多，這就讓初學(xué)者少了許多學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，可以更加輕松的完成入門。而且C語言的關(guān)鍵字很少，這就讓它在編程書寫當(dāng)中可以更加自由，應(yīng)用起來也比較方便。

3.2 表達(dá)方式靈活

C語言的語法規(guī)則不太嚴(yán)格，所以對于編程人員來講，程序設(shè)計的自由度就比較高，固定化的程序書寫格式較少，大部分都可以根據(jù)自身喜好來靈活運(yùn)用。而且C語言程序主要是應(yīng)用小寫字母，根據(jù)我們的閱讀習(xí)慣，小寫字母是比較容易閱讀的，這些就能夠充分體現(xiàn)C語言靈活、方便和實(shí)用的特點(diǎn)。

4 系統(tǒng)設(shè)計調(diào)試過程中遇到的問題

4.1 測距存在一定的誤差

該產(chǎn)品的目的是為了幫助盲人群體躲避障礙物，所以，進(jìn)行準(zhǔn)確的測距是該項目要攻克的一個難題。任何系統(tǒng)都存在誤差，但是，該項目的誤差大小直接決定了使用者的人身安全，因此我們需要最大限度的減小檢測誤差。

4.2 成本較高

作為一種產(chǎn)品，我們在制作它的過程中必然要考慮到產(chǎn)品的推廣問題，所以在選取原件的時候，就要考慮到成本。而且，我們這項產(chǎn)品的受眾是盲人群體，這部分群體因?yàn)樯眢w的缺陷，大部分人生活狀況并不好，而且，盲人群體的收入來源很有限，以我們國家來說，盲人群體的生活來源可能主要還是家庭的幫助和國家的照顧。而作為一種智能化產(chǎn)品，本產(chǎn)品的制作成本比較高，可能會在一定程度上造成使用群體的生活負(fù)擔(dān)加重。

5 關(guān)于優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)論述

5.1 進(jìn)行程序調(diào)試減小誤差

任何系統(tǒng)不可避免的都會存在一定的誤差，而作為設(shè)計者，我們要做的就是最大限度的降低這種誤差。我們在實(shí)驗(yàn)過程中多次進(jìn)行模擬，根據(jù)系統(tǒng)判斷結(jié)果和實(shí)際情況相對照來得出大概誤差范圍，并且判斷誤差產(chǎn)生原因。我們在整個設(shè)計過程中不斷進(jìn)行程序的調(diào)試與優(yōu)化，并且綜合考慮現(xiàn)實(shí)生活中可能存在的外界影響，進(jìn)行一定的預(yù)處理，來達(dá)到我們系統(tǒng)最優(yōu)效果的實(shí)現(xiàn)。

5.2 簡化硬件降低成本

作為一種盲人的日常用品，我們不僅僅要考慮它的功能性，還要考慮到它的美觀性和方便攜帶性。簡便化這個產(chǎn)品的硬件設(shè)備，能夠方便盲人外出攜帶，減少他們的出行負(fù)擔(dān)，而且，在保證其功能性的基礎(chǔ)上簡化硬件是降低產(chǎn)品成本的有效手段。

6 總結(jié)

科技的發(fā)展，已經(jīng)為我們的生活帶來了許多便利，在我們?nèi)粘Ｉ钪须S處可見智能化的蹤跡，我們能夠憑借自己的努力到達(dá)遠(yuǎn)方，同時也要想到，很多人被剝奪了看到這個繽紛世界的權(quán)利，本項目就是為了這類人群設(shè)計，我們希望盡最大的努力去改善他們的生活。

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基金項目：鄭州大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃資助項目（項目編號2018cxcy115）