鄧雯心 李瑞琪

摘要：隨著時(shí)代的發(fā)展，社會(huì)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(lái)了極大的便利。近年來(lái)，隨著我國(guó)在科技領(lǐng)域的發(fā)展，國(guó)家對(duì)于科技創(chuàng)新的重視程度也與日俱增，全球化趨勢(shì)席卷全球的今天，任何競(jìng)爭(zhēng)，歸根到底都是人才的競(jìng)爭(zhēng)。因此，大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目是國(guó)家所支持的，也是受到社會(huì)認(rèn)可的。本論就是在此背景下進(jìn)行的基于stm32的新型測(cè)障盲人眼鏡的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：測(cè)障;單片機(jī);傳感器;眼鏡

1 概述

作為一個(gè)以人民為中心的社會(huì)主義國(guó)家，我國(guó)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(gè)人口大國(guó)，我國(guó)也是全世界盲人最多的國(guó)家，根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，約有500萬(wàn)盲人分布在我國(guó)的各個(gè)地區(qū)，也就是說(shuō)，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(jiàn)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(xiàng)研究就是用智能化手段來(lái)改善盲人出行的問(wèn)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(shí)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(jì)系統(tǒng)硬件的介紹

2.1 關(guān)于stm32的簡(jiǎn)述

stm32應(yīng)用的是ARM最新的CortexM3內(nèi)核。它支持中斷自動(dòng)嵌套，并且能夠完成現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)與恢復(fù)，在它進(jìn)行中斷嵌套時(shí)，只需保護(hù)和恢復(fù)一次現(xiàn)場(chǎng)，當(dāng)在恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)的時(shí)候發(fā)生再次中斷現(xiàn)象時(shí)，也不需要再次保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，只需短暫的調(diào)整時(shí)間。stm32裝備有可編程的掉電監(jiān)測(cè)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(jì)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(guò)“事件”來(lái)進(jìn)行喚醒操作，這樣使用者就無(wú)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(huì)選擇stm32，還有一個(gè)重要原因就是它成本比較低，我們團(tuán)隊(duì)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(cè)距傳感器的簡(jiǎn)述

激光測(cè)距傳感器是由激光二極管來(lái)產(chǎn)生激光，在對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)經(jīng)目標(biāo)反射后激光就會(huì)向各方向散射，而經(jīng)過(guò)對(duì)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(shí)間，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)于目標(biāo)距離的測(cè)定。激光測(cè)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(lái)，激光測(cè)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(gè)項(xiàng)目選擇激光測(cè)距傳感器正是因?yàn)樗鼉?yōu)良的特性能夠滿(mǎn)足我們對(duì)于該系統(tǒng)準(zhǔn)確性的要求。

3 關(guān)于設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件的概述

本項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的是C語(yǔ)言，盡管C語(yǔ)言誕生很早，在它之后出現(xiàn)了許多其他編程語(yǔ)言，但是時(shí)至今日，C語(yǔ)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(yǔ)言簡(jiǎn)潔，使用方便

C語(yǔ)言是現(xiàn)有的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言當(dāng)中規(guī)模最小的語(yǔ)言之一，作為編程人員，我們都知道，小的語(yǔ)言體系往往能夠設(shè)計(jì)出較好的程序。對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，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(mén)。而且C語(yǔ)言的關(guān)鍵字很少，這就讓它在編程書(shū)寫(xiě)當(dāng)中可以更加自由，應(yīng)用起來(lái)也比較方便。

3.2 表達(dá)方式靈活

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

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題

4.1 測(cè)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(cè)距是該項(xiàng)目要攻克的一個(gè)難題。任何系統(tǒng)都存在誤差，但是，該項(xiàng)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(cè)誤差。

4.2 成本較高

作為一種產(chǎn)品，我們?cè)谥谱魉倪^(guò)程中必然要考慮到產(chǎn)品的推廣問(wèn)題，所以在選取原件的時(shí)候，就要考慮到成本。而且，我們這項(xiàng)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(lái)源很有限，以我們國(guó)家來(lái)說(shuō)，盲人群體的生活來(lái)源可能主要還是家庭的幫助和國(guó)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(huì)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(jì)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(huì)存在一定的誤差，而作為設(shè)計(jì)者，我們要做的就是最大限度的降低這種誤差。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)過(guò)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(duì)照來(lái)得出大概誤差范圍，并且判斷誤差產(chǎn)生原因。我們?cè)谡麄€(gè)設(shè)計(jì)過(guò)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(lái)達(dá)到我們系統(tǒng)最優(yōu)效果的實(shí)現(xiàn)。

5.2 簡(jiǎn)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(jiǎn)便化這個(gè)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(jiǎn)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(lái)了許多便利，在我們?nèi)粘Ｉ钪须S處可見(jiàn)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(shí)也要想到，很多人被剝奪了看到這個(gè)繽紛世界的權(quán)利，本項(xiàng)目就是為了這類(lèi)人群設(shè)計(jì)，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(xiàng)目：鄭州大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃資助項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)2018cxcy115）