張常友 江西工程學(xué)院

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基于樹莓派平臺(tái)的智能盲人助手開發(fā)

張常友 江西工程學(xué)院

【文章摘要】

【關(guān)鍵詞】

樹莓派；Arduino；GPS；定位

1.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。該系統(tǒng)通過超聲波和GPS的數(shù)據(jù)采集，送入Arduino系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、編輯，然后通過RNF24L01傳輸?shù)綐漭煽刂葡到y(tǒng)中，通過處理用震動(dòng)和語(yǔ)音的方式提醒使用者，以便使用戶能及時(shí)掌握周圍的路況和環(huán)境。

圖1　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖

系統(tǒng)選用樹莓派和Arduino作為核心處理器是由其特點(diǎn)決定的，二者的主要特點(diǎn)是：Arduino系統(tǒng)使用的微處理控制器ATmega系列處理器，運(yùn)行速度比較快，引腳分為Digital（0-13）和Analog（0-5）同時(shí)還配有6個(gè)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(nèi)存硬盤，采用BCM2835處理器，可以使用Linux操作系統(tǒng)，編程語(yǔ)言使用的python語(yǔ)言。

2.主要硬件電路設(shè)計(jì)

路況的探測(cè)是通過超聲波來實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)品共安裝了6對(duì)超聲波探頭，來實(shí)現(xiàn)全方位，立體式的路況探測(cè)，將采集的數(shù)據(jù)送到Arduino系統(tǒng)進(jìn)行處理，然后通過RNF24L01傳輸?shù)綐漭蛇M(jìn)行振動(dòng)和語(yǔ)言播報(bào)路況信息，硬件電路如圖2所示。

圖2　距離探測(cè)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(duì)路況信息和GPS、 GPRS采集到的信息進(jìn)行處理，及時(shí)通過控制器以語(yǔ)言或震動(dòng)的方式傳遞給使用者，同時(shí)通過GPS實(shí)時(shí)將行走路徑記錄并傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)上，使用者的家人能通過微信或APP隨時(shí)了解使用者的出行路徑。使用者也可以通過設(shè)定的按鈕隨時(shí)通知家人自己的位置及當(dāng)前的狀態(tài)，并可以設(shè)置親情電話，一鍵撥號(hào)給家人進(jìn)行電話聯(lián)系。另外還增加了一個(gè)報(bào)警功能：即使用者如果超過半小時(shí)開機(jī)待在某地沒有移動(dòng)和其他動(dòng)作，系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警，同時(shí)將使用者的位置信息發(fā)給使用者家人，以便能及時(shí)了解使用者的當(dāng)前情況。

3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)主要包括主程序、 GPS數(shù)據(jù)處理程序和超聲波數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(xiàn)】

［1］陳品洲.Arduino程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)：北京航天航空出版社.2014-5

［2］程海英.陳勇.無線傳感器技術(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用［j］.中興通訊技術(shù).2008-1

［3］全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范GB/ T18314-2001.北京：國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局

［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(tǒng)以樹莓派為網(wǎng)絡(luò)鏈接和控制核心，Arduino用作數(shù)據(jù)處理中心。采用超聲波探測(cè)路況信息，將接收到的路況數(shù)據(jù)通過Arduino做數(shù)據(jù)處理，然后用NRF24L01無線傳輸模塊將處理好的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行?，通過振動(dòng)和聲音提醒盲人周圍的路況情況。同時(shí)利用GPS模塊和GPRS定位、記錄行走路線，并實(shí)現(xiàn)一鍵報(bào)警和打電話，使用者的監(jiān)護(hù)人可以利用微信或?qū)Ｓ肁PP就能知道使用者的當(dāng)前位置和行走路線。