基于stm32的新型測障盲人眼鏡的系統設計

鄧雯心 李瑞琪

摘要：隨著時代的發展，社會的進步，科技引領了我們的生活，各種智能產品為我們的生活帶來了極大的便利。近年來，隨著我國在科技領域的發展，國家對于科技創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，大學生創新創業項目是國家所支持的，也是受到社會認可的。本論就是在此背景下進行的基于stm32的新型測障盲人眼鏡的系統設計。

關鍵詞：測障;單片機;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，我國發展遵循的就是以人為本，任何的發展都是為了實現人們更好的生活。作為一個人口大國，我國也是全世界盲人最多的國家，根據不完全統計，約有500萬盲人分布在我國的各個地區，也就是說，這部分平常我們不曾去注意的人群，其實并不占少數。但是，在我們的日常生活中，卻很少能夠見到他們，因為他們身體的缺陷已經讓他們連自由出行都很難實現。我們都知道有導盲犬的存在，而導盲犬也確實解決了一部分盲人的生活需要，但是，畢竟培訓導盲犬周期不短，也不能像機器一般進行量產，這就導致導盲犬的數量遠遠達不到盲人的需要。我們這項研究就是用智能化手段來改善盲人出行的問題。該研究產品為眼鏡式樣，小巧美觀，攜帶方便。本產品可使盲人識別出一定范圍內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 關于設計系統硬件的介紹

2.1 關于stm32的簡述

stm32應用的是ARM最新的CortexM3內核。它支持中斷自動嵌套，并且能夠完成現場保護與恢復，在它進行中斷嵌套時，只需保護和恢復一次現場，當在恢復現場的時候發生再次中斷現象時，也不需要再次保護現場，只需短暫的調整時間。stm32裝備有可編程的掉電監測器以及帶電池供電的數據備份寄存器，這在最大限度上保障了設計系統的安全性。stm32芯片為了保證其良好的運作性能，在進入低功耗模式后還可以通過“事件”來進行喚醒操作，這樣使用者就無須執行中斷子程序，這在實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，我們團隊經費有限，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生激光，在對準目標時經目標反射后激光就會向各方向散射，而經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出到返回被接收所經歷的時間，就能實現對于目標距離的測定。激光測距傳感器的性能十分優良，而且成本不高，在實際應用中可以克服大部分的干擾從而實現高精度的要求。所以，自誕生以來，激光測距傳感器就得到了極大的發展，現在已經在各行各業都發揮著巨大的作用。而我們這個項目選擇激光測距傳感器正是因為它優良的特性能夠滿足我們對于該系統準確性的要求。

3 關于設計系統軟件的概述

本項目的實現應用的是C語言，盡管C語言誕生很早，在它之后出現了許多其他編程語言，但是時至今日，C語言的應用范圍依然很廣，受認可度也很高。它的優點有很多，具體如下：

3.1 語言簡潔，使用方便

C語言是現有的程序設計語言當中規模最小的語言之一，作為編程人員，我們都知道，小的語言體系往往能夠設計出較好的程序。對于初學者來說，它需要記憶的部分并不多，這就讓初學者少了許多學習負擔，可以更加輕松的完成入門。而且C語言的關鍵字很少，這就讓它在編程書寫當中可以更加自由，應用起來也比較方便。

3.2 表達方式靈活

C語言的語法規則不太嚴格，所以對于編程人員來講，程序設計的自由度就比較高，固定化的程序書寫格式較少，大部分都可以根據自身喜好來靈活運用。而且C語言程序主要是應用小寫字母，根據我們的閱讀習慣，小寫字母是比較容易閱讀的，這些就能夠充分體現C語言靈活、方便和實用的特點。

4 系統設計調試過程中遇到的問題

4.1 測距存在一定的誤差

該產品的目的是為了幫助盲人群體躲避障礙物，所以，進行準確的測距是該項目要攻克的一個難題。任何系統都存在誤差，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

作為一種產品，我們在制作它的過程中必然要考慮到產品的推廣問題，所以在選取原件的時候，就要考慮到成本。而且，我們這項產品的受眾是盲人群體，這部分群體因為身體的缺陷，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品，本產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擔加重。

5 關于優化系統設計的相關論述

5.1 進行程序調試減小誤差

任何系統不可避免的都會存在一定的誤差，而作為設計者，我們要做的就是最大限度的降低這種誤差。我們在實驗過程中多次進行模擬，根據系統判斷結果和實際情況相對照來得出大概誤差范圍，并且判斷誤差產生原因。我們在整個設計過程中不斷進行程序的調試與優化，并且綜合考慮現實生活中可能存在的外界影響，進行一定的預處理，來達到我們系統最優效果的實現。

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。簡便化這個產品的硬件設備，能夠方便盲人外出攜帶，減少他們的出行負擔，而且，在保證其功能性的基礎上簡化硬件是降低產品成本的有效手段。

6 總結

科技的發展，已經為我們的生活帶來了許多便利，在我們日常生活中隨處可見智能化的蹤跡，我們能夠憑借自己的努力到達遠方，同時也要想到，很多人被剝奪了看到這個繽紛世界的權利，本項目就是為了這類人群設計，我們希望盡最大的努力去改善他們的生活。

參考文獻：

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基金項目：鄭州大學大學生創新創業訓練計劃資助項目（項目編號2018cxcy115）