学号： 201324470129
华北理工大学轻工学院
毕业设计缩写大摘要及英文翻译
设计题目： 基于单片机的穿戴式导盲帽的设计与实现 学院： 电气信息学院 专业： 自动化 班级： 2013q自动化2班 姓名： 姜玉华 指导教师： 杨萍萍讲师
2017年6月10日
毕业设计缩写大摘要
据国际权威部门统计，中国是世界盲人最多的国家之一，约占世界盲人的18%盲人是特殊的残疾人士，随着社会的发展，国民经济的提高，人文关怀力度的加强，政府越来越关心残障人士。
近些年来，社会和政府越来越关注弱势群体，给予盲人的关怀也越来越多。盲人在独自行走时主要依靠导盲装置。最简单常用的装置是普通的手杖，用它在地面上敲击，可帮助盲人发现0.5米以内的障碍物。它的主要缺点是不能发现较远一点的障碍物以及空中突出的障碍物。例如，在相当于头部、胸的位置悬挂或突出的物体。另外，盲人还可以利用导盲犬带路，但是不易训练且成本较高。为了更好的帮助盲人行走，许多国家都研究和生产了各种电子导盲装置，但大多成本较高，如各类导盲机器人及其它电子装置，一般普通的盲人根本无力承担高额费用。
随着改革开放的深入，医疗器械行业得到了突飞猛进的发展。而辅助器具技术正在我国悄然兴起。但总体来看，辅具高端产品主要被国外公司垄断，我国具有自主知识产权的产品较少。在残疾人辅助器具中，肢体残疾类品种及数量较多，但盲人辅助器具品种及数量较少。
超声波回波定位的发展，有利地推动着各行器械等领域的发展与进步。超声波回波定位接收器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段，智能超声波定位接收器是当今国际科技界研究的热点。传统的导盲装置安全性不高，有的价格昂贵，普及率低。以单片机控制为核心的导盲机器人、超声波、无线电、红外线、卫星等导盲系统、盲人电子眼镜等现代化导盲仪是盲人亟待用品。需要我们学控制专业的学生努力开发的应用装置。在社会生活中应超声波回波测距技术已很广泛，如汽车倒车雷达、测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。超声波回波定位是利用超声波的空间传播特性，来确定目标的具体位置将超声波发生器置于定位的目标上面，向周围发送超声波脉冲，然后通过超声波信号反射确定障碍的距离，超声波脉冲信号接收器将信号转化成语音提示，提醒盲人。当障碍物逐步靠近的时候，可以通过不间断地语音警告提醒盲人迅速避开。
本文首先介绍了国内外超声波定位的发展现状和发展趋势，其次介绍了超声波测距原理、单片机控制原理，然后给出了系统的选择方案，对硬件电路部分的各个模块做了详细设计说明，包括主控制器电路，超声波传感器电路，数码管电路，语音播放电路。随后通过keil软件生成hex文件编写完成了导盲装置的设计流程，最终介绍了对导盲装置关键部分的调试，包括软件界面编程的调试，AT命令串口通信调试以及整体功能的调试。
通过实验表明,各主要功能及技术指标均达到设计要求，经测试本系统具有硬件结构简单、成本低、工作可靠、流程清晰、精度高、易于推广的优。
毋庸置疑，无线的超声波回波定位测距将于自动化智能化接轨，与其他的测距仪集成和融合，形成多测距。随着测距仪的技术进步，测距仪将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最终发展到具有创造力。在新的世纪里，面貌一新的测距仪将发挥更大的作用。
本系统通过应用超声波回波定位原理，进行了系统方案的设计和论证，系统的要求，考虑研发成本与产品性能等因素，对系统的结构和功能进行了分析，提出了基于单片机超声波导盲系统的总体实现方案。对系统的各个功能模块进行了分析与设计，包括主控制器芯片以及外围电路的搭建。在完成系统硬件的同时，根据C语言AT指令软件的编程规则，实现了在两种模式下的系统功能。在探路模式下实现超声波测距，当距离为警戒距离时，语音模块将提示信息通过语音模块提醒用户，同时数码管显示数字提示路人。
整个硬件电路由超声波发射电路、超声波接收电路、电源电路、显示电路等模块组成。各探头的信号经单片机综合分析处理，实现超声波测距仪的各种功能。在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。相关部分附有硬件电路图、程序流程图，给出了系统构成、电路原理及程序设计。此系统具有易控制、工作可靠、测距准确度高、可读性强和流程清晰等优点。实现后的作品可用于需要测量距离参数的各种应用场合。
同时，本设计存在一定的不足之处，展望未来，这些问题需要进一步解决。
首先，本系统只完成了原理样机的制作，一些数据采集仍然依靠模块。考虑到成本问题，没有出完整的PCB板子。其次，在功能上，只能一直处于待机状态或者拔掉电源关闭，考虑到盲人的特殊情况，没有设置键盘输入进行开闭功能。
最后，由于电路手工焊接，系统存在一定的不稳定性。
英文翻译
Accordingtotheinternationalauthoritativedepartmentstatistics,Chineseisoneoftheworld''slargestcountryblindabout18%worldblindpeoplewithdisabilitiesisspecial,withthedevelopmentofsociety,theimprovementofthenationaleconomy,strengthenthehumanisticcareefforts,governmentsareincreasinglyconcernedaboutthedisabled.
Inrecentyears,thesocietyandthegovernmenthavepaidmoreandmoreattentiontothevulnerablegroups,andmoreandmorecarehasbeengiventotheblind.Blindpeoplemainlyrelyonguidedeviceswhenwalkingalone.Thesimplestandmostcommonlyuseddeviceisanordinarycane,whichisusedonthegroundtohelpblindpeoplefindobstacleswithin0.5meters.Itsmaindrawbackisthatitcannotfindfurtherobstructionsandaerialobstacles.Anobjectsuspendedorprojected,asintheheadorchest.Inaddition,blindpeoplecanuseguidedogstoleadtheway,buttheyarenoteasytotrainandhavehighercost.Inordertohelpblindpeoplewalk,manycountrieshavetheresearchandproductionofvariouselectronicguidedevice,butmostofthemarehighcost,suchastheblindrobotandotherelectronicdevices,ordinaryblindunabletobearthehighcost.
Withthedeepeningofreformandopeningup,themedicaldeviceindustryhasbeendevelopedbyleapsandbounds.Assistivedevicestechnologyisquietlyrisinginchina.Butoverall,AIDShigh-endproductsmainlymonopolizedbyforeigncompanies,withindependentintellectualpropertyrightsinChinaareless.Intheassistivedevicesfordisabledpeople,therearemorekindsandquantityoflimbdisability,butthevarietyandquantityofassistivedevicesarefew.
Thedevelopmentofultrasonicecholocationhelpstopromotethedevelopmentandprogressofvariousinstrumentsandotherfields.Theultrasonicechopositioningreceiverisinthedevelopingphaseoftraditionalmodetonewsensor,andtheintelligentultrasonicpositioningreceiveristhefocusoftheinternationalscientificandtechnologicalcircles.Thetraditionalblindguidedeviceisnotsafe,andsomeofthemareexpensiveandhavelowpopularity.WiththeSCMasthecoreoftheguiderobot,ultrasonic,radio,infrared,satelliteandotherblindguidancesystem,blindelectronicglassesandothermodernblindguideisblindsupplies.Anapplicationdevicethatweneedtolearnfromcontrolmajors.Insociallife,ultrasonicechorangingtechnologyhasbeenwidelyused,suchascarreversingradar,rangefinderandlevelmeasuringinstrument,etc.,canberealizedbyultrasonic.Ultrasonicecholocationistheuseofspacepropagationcharacteristicsofultrasonicwave,thespecificlocationtodeterminethetargetoftheultrasonicgeneratorlocatingtargetsabove,aroundthepulsetotransmitultrasoundandobstacledistancedeterminedbyultrasonicsignalreflection,ultrasonicpulsesignalreceiverconvertsthesignalintothevoiceprompt,remindtheblind.Astheobstacleapproaches,theblindcanbequicklywarnedbytheuninterruptedvoicewarning.
Thispaperfirstlyintroducesthedevelopmentstatusanddevelopmenttrendofdomesticandforeignultrasonicpositioning,thenintroducestheprincipleofultrasonicdistancemeasurement,MCUcontrolprinciple,andthengivestheselectionschemeofthesystem,eachmoduleofthehardwarecircuitparttodoadetaileddesign,includingthemaincontrolcircuit,ultrasonicsensorcircuit,digitalcircuit,voicebroadcastcircuit.Followedbykeilsoftwaretogeneratehexfileswritteninthedesignprocessofthedevice,finallyintroducesthedebuggingoftheguidedeviceofkeyparts,includingsoftwaredebugginginterfaceprogramming,debuggingATcommandserialcommunicationdebuggingandoverallfunction.
Theexperimentshowsthatallthemainfunctionsandtechnicalindexesmeetthedesignrequirements.Aftertesting,thesystemhastheadvantagesofsimplehardwarestructure,lowcost,reliablework,clearprocess,highaccuracyandeasypopularization.
Thereisnodoubtthatthewirelessultrasonicecholocationandrangingwillbeautomatedandintelligent,andwillbeintegratedandfusedwithotherrangefinderstoformmultiranging.Withthedevelopmentofrangefinder,distancemeasuringinstrumentwilldevelopfrompurejudgementtolearningfunction,andfinallydeveloptocreativity.Inthenewcentury,theappearanceofanewrangefinderwillplayagreaterrole.
Thesystemthroughtheapplicationofultrasonicechopositioningprinciple,thedesignanddemonstrationofthesystemscheme,systemrequirements,considerationofdevelopmentcostandproductperformance,thestructureandfunctionofthesystemisanalyzedandbroughtforwardthewholeschemebasedonMCUultrasonicguidancesystem.Eachfunctionmoduleofthesystemisanalyzedanddesigned,includingthemaincontrollerchipandtheconstructionofperipheralcircuit.Inthecompletionofthesystemhardware,accordingtotheClanguageATinstructionsoftwareprogrammingrules,toachievethesystemintwomodesoffunction.InthePathfindermode,ultrasonicrangingisrealized.Whenthedistanceisthewarningdistance,thevoicemodulepromptstheinformationthroughthevoicemoduletoremindtheuser,andthedigitaltubedisplaysthedigitalremindingpasserby.
Thewholehardwarecircuitiscomposedofultrasonictransmittingcircuit,ultrasonicreceivingcircuit,powercircuitanddisplaycircuit.Thesignalsofeachprobeareprocessedandanalyzedbyasinglechipmicrocomputertorealizevariousfunctionsoftheultrasonicrangefinder.Onthisbasis,theoveralldesignofthesystemisdesigned,andfinally,eachmoduleisrealizedbyhardwareandsoftware.Thehardwarecircuitdiagramandtheprogramflowchartaregiven,andthesystemconstitution,circuitprincipleandprogramdesignaregiven.Thissystemhastheadvantagesofeasycontrol,reliableoperation,highaccuracy,readabilityandclearprocess.Theimplementedworkscanbeusedinavarietyofapplicationsthatrequiremeasurementofdistanceparameters.
Atthesametime,thedesignhassomeshortcomings,lookingforwardtothefuture,theseproblemsneedtobefurtherresolved.
Firstofall,thesystemonlycompletedtheproductionoftheprototype,andsomedataacquisitionstillrelyonmodules.Consideringthecostproblem,thereisnocompletePCBboard.Secondly,infunction,canonlybeinstandbyorunplugthepoweroff,takingintoaccountthespecialcircumstancesoftheblind,thereisnokeyboardinputforopeningandclosingfunctions.
Finally,duetothemanualweldingofthecircuit,thereissomeinstabilityinthesystem.
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