基于樹莓派平臺的智能盲人助手開發

張常友 江西工程學院

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基于樹莓派平臺的智能盲人助手開發

張常友 江西工程學院

【文章摘要】

【關鍵詞】

樹莓派；Arduino；GPS；定位

1.系統總體設計

系統的總體設計框圖如圖1所示。該系統通過超聲波和GPS的數據采集，送入Arduino系統進行數據處理、編輯，然后通過RNF24L01傳輸到樹莓派控制系統中，通過處理用震動和語音的方式提醒使用者，以便使用戶能及時掌握周圍的路況和環境。

圖1　系統總體設計框圖

系統選用樹莓派和Arduino作為核心處理器是由其特點決定的，二者的主要特點是：Arduino系統使用的微處理控制器ATmega系列處理器，運行速度比較快，引腳分為Digital（0-13）和Analog（0-5）同時還配有6個PWM引腳，程序下載可支持ΙCS 和TX/RX。Arduino工作電壓范圍比較廣（5V～12V），輸出電壓在3.3V～5V（DC）。樹莓派是一款基于ARM的微型電腦主板，以SD卡為內存硬盤，采用BCM2835處理器，可以使用Linux操作系統，編程語言使用的python語言。

2.主要硬件電路設計

路況的探測是通過超聲波來實現，產品共安裝了6對超聲波探頭，來實現全方位，立體式的路況探測，將采集的數據送到Arduino系統進行處理，然后通過RNF24L01傳輸到樹莓派進行振動和語言播報路況信息，硬件電路如圖2所示。

圖2　距離探測電路

圖3　MCU控制及其它電路

圖4　主程序流程圖

采用樹莓派作為主要控制器，對路況信息和GPS、 GPRS采集到的信息進行處理，及時通過控制器以語言或震動的方式傳遞給使用者，同時通過GPS實時將行走路徑記錄并傳輸到互聯網上，使用者的家人能通過微信或APP隨時了解使用者的出行路徑。使用者也可以通過設定的按鈕隨時通知家人自己的位置及當前的狀態，并可以設置親情電話，一鍵撥號給家人進行電話聯系。另外還增加了一個報警功能：即使用者如果超過半小時開機待在某地沒有移動和其他動作，系統將自動報警，同時將使用者的位置信息發給使用者家人，以便能及時了解使用者的當前情況。

3.系統軟件設計

軟件設計主要包括主程序、 GPS數據處理程序和超聲波數據采集程序。主程序主要包括NRF24L01之間的通信、距離的采集、傳輸、接收等，主程序流程圖如圖4所示。數據采集、處理及傳輸，流程圖如圖5所示。

圖5　判斷障礙物

【參考文獻】

［1］陳品洲.Arduino程序設計基礎：北京航天航空出版社.2014-5

［2］程海英.陳勇.無線傳感器技術系統的應用［j］.中興通訊技術.2008-1

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［4］Maik Schmidt，Raspberry Pi A quick Start Guide，Progmatic Bookshelf，August 8，2012.

［5］Matt Richardson && Shawn Wallace，Start with raspberry pi，O‘Reily

［6］Media，December 7，2012 3 Christopher Hallinan，Embeded Linux Primer，Prentice Hall，September 18，2006

本系統以樹莓派為網絡鏈接和控制核心，Arduino用作數據處理中心。采用超聲波探測路況信息，將接收到的路況數據通過Arduino做數據處理，然后用NRF24L01無線傳輸模塊將處理好的數據傳輸到控制中心，通過振動和聲音提醒盲人周圍的路況情況。同時利用GPS模塊和GPRS定位、記錄行走路線，并實現一鍵報警和打電話，使用者的監護人可以利用微信或專用APP就能知道使用者的當前位置和行走路線。