【正文】 ......................................................22 無(wú)線通信方式選擇 ................................................................................23 II 5 單片機(jī)導(dǎo)盲系統(tǒng)的的硬件設(shè)計(jì) ..................................................................................24 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖 .............................................................................................24 系統(tǒng)的硬件組成 ............................................................................................24 控制中心 .............................................................................................25 超聲波測(cè)距模塊 ...................................................................................25 采集模塊 ........................................................................................27 GSM短信模塊 ......................................................................................27 語(yǔ)音提示模塊 .......................................................................................28 6 單片機(jī)導(dǎo)盲系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) .....................................................................................30 系統(tǒng)的總體流程圖 .........................................................................................30 GPS模塊程序設(shè)計(jì) .........................................................................................31 GPS數(shù)據(jù)與 GPS 協(xié)議 ...........................................................................31 GPS模塊程序設(shè)計(jì) ................................................................................32 GSM模塊程序設(shè)計(jì) ........................................................................................34 GSM模塊指令 ......................................................................................34 GSM模塊程序設(shè)計(jì) ...............................................................................36 7 系統(tǒng)調(diào)試 .................................................................................................................38 系統(tǒng)軟件調(diào)試 ................................................................................................38 GPS數(shù)據(jù)調(diào)試 ................................................................................................39 系統(tǒng)硬件調(diào)試 ................................................................................................39 測(cè)距調(diào)試 ........................................................................................................40 GSM電話短信調(diào)試 ........................................................................................40 結(jié)論 ...........................................................................................................................41 致謝 ...........................................................................................................................42 參考文獻(xiàn)： .................................................................................................................43 附錄 ...........................................................................................................................45 源程序： .............................................................................................................45 外文資料翻譯 ......................................................................................................57 1 1 緒論 研究背景和意義 我國(guó)曾在上世紀(jì) 80 年代進(jìn)行過(guò)視力殘疾狀況調(diào)查，結(jié)果顯示，我國(guó)有視力殘疾患者近 1300 萬(wàn)，其中盲人約就有 550 萬(wàn)。從全國(guó)防盲技術(shù)指導(dǎo)組辦公室得到的數(shù)據(jù)也顯示，我國(guó)有 500 萬(wàn)盲人，占世界盲人總數(shù)的 1/5[1]。隨著人民生活水平的不斷進(jìn)步，讓生活變得越 來(lái)越簡(jiǎn)單 成為了人民普遍追求的生活理念。盲人既是我們普通人民中的一員，又是一個(gè)特殊群體，他們由于先天的生理缺陷 ， 在日常生活中比我們常人會(huì)遇到更多的不方便，不能準(zhǔn) 確及時(shí)的發(fā)現(xiàn)并 躲避障礙物就是一個(gè)重要的弊端。雖然在現(xiàn)實(shí)生活中大多數(shù)的盲人都是由普通的拐杖來(lái)輔助行走的，但這種拐杖只是一根普通的長(zhǎng)桿，存在著太多的不足，比如不能探測(cè)上方懸掛的障礙物，不能識(shí)別稍遠(yuǎn) 一點(diǎn)的障礙物等 [2]。導(dǎo)盲犬雖然是引導(dǎo)盲人行進(jìn)的不錯(cuò)選擇，然而訓(xùn)練的不易、耗時(shí)及成本高昂也使得導(dǎo)盲犬的使用率并不高。如果有一種既輕巧，又便宜，同時(shí)又能及時(shí)的識(shí)別周圍障礙物并發(fā)出報(bào)警信號(hào)的智能拐杖在盲人的手中將會(huì)為盲人的生活提供極大地方便。 GPS 全球定位 系統(tǒng)是一個(gè)基于衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)的全天候、被動(dòng)式無(wú)線電導(dǎo)航、定位、 授時(shí)系統(tǒng) [3]。目前我們所用到的導(dǎo)航定位產(chǎn)品幾乎全部是以 GPS 全球定位系統(tǒng)為基礎(chǔ)應(yīng)用的產(chǎn)品， GPS 導(dǎo)航定位系統(tǒng)以其高定位精度、全天候定位等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中 ，同時(shí)也帶來(lái)了美好的市場(chǎng)前景，其 擁有著不可替代的地位。 GPS 全球定位系統(tǒng)目前已經(jīng)成為應(yīng)用最為廣泛的、具有2 廣闊的應(yīng)用前景的一種定位系統(tǒng)。 目前，全球 90%以上的導(dǎo)航定位設(shè)備都在向 GPS 定位靠籠。 GSM 移動(dòng)通信系統(tǒng)是我國(guó)國(guó) 內(nèi)目前發(fā)展最成熟和市場(chǎng)占有量最大的一種數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，其 新業(yè)務(wù)、新功能也是層出不窮。當(dāng)然在利益的驅(qū)使之下，許 多的新業(yè)務(wù)及功能都是為了滿足用戶的移動(dòng)定位需求，面對(duì)國(guó)內(nèi)人數(shù)超過(guò) 5 億的用戶群體，移動(dòng)定位技術(shù)的快速發(fā)展也就顯得迫在眉睫了 [6]。 隨著 GPS 全球定位技術(shù) 和 GSM 通信技術(shù) 的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，通信鏈路的建立、數(shù)據(jù)信息的傳輸顯然已經(jīng)成為實(shí)際應(yīng)用中尤為突出的問(wèn)題了。 GSM 系統(tǒng)短消息業(yè)務(wù)的快速發(fā)展使人們看到了一種全新的解決問(wèn)題的途徑，同時(shí)也使得 GSM 網(wǎng)絡(luò)和 GPS 技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域更加廣闊， 他們 之間的聯(lián)系愈加緊密。 GPS 和 GSM 的聯(lián)合定位早在 20xx 年的歐洲，就已經(jīng)有了長(zhǎng)足的發(fā)展，隨著國(guó)內(nèi)的快速發(fā) 展， GPS 和 GSM 的聯(lián)合定位的需求也呈現(xiàn)快速的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。本課題就是利用 GPS 定位和 GSM 移動(dòng)定位兩種技術(shù)，同時(shí)利用 GSM 系統(tǒng)的短信技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn) 導(dǎo)盲系統(tǒng)的信息定位。 國(guó)內(nèi)外已經(jīng)研制成功的超聲波導(dǎo)盲裝置 為了提高盲人的生活質(zhì)量，增加其行走能力，世界各國(guó)一直在進(jìn)行著導(dǎo)盲系統(tǒng)的研制。有許多研究已經(jīng)有了成功的案例，其中無(wú)線電、衛(wèi)星導(dǎo)盲系統(tǒng)和紅外線導(dǎo)向燈系統(tǒng)，要求改善周圍的環(huán)境設(shè)施，患者借助于外來(lái)信息確定自身的方位，雖然反映的信息較多，但耗資龐大，信息量固定，發(fā)展更新遲緩，而且也很容易受 到外來(lái)信息的干擾或者遭到人為的破壞；電子眼鏡用光導(dǎo)和攝像原理將景物和周圍物體成像轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的聽覺(jué)信號(hào)，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，信息質(zhì)量固定，但是系統(tǒng)復(fù)雜、成本昂貴。超聲波導(dǎo)盲系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)成本低、使用方便、抗3 電磁干擾強(qiáng)、對(duì)光線不敏感、無(wú)電磁輻射，因此被廣泛采用。已經(jīng)研制成功 的超聲波導(dǎo)盲系統(tǒng)主要 分為四類：基于電子技術(shù)的導(dǎo)盲儀 、 移動(dòng)式機(jī)器人 、 穿戴式導(dǎo)盲儀和導(dǎo)引式手杖 [5]。 電子導(dǎo)盲儀 電子導(dǎo)盲儀（簡(jiǎn)稱 ETA） 的工作原理與雷達(dá)系統(tǒng)類似，由探頭向一定方向發(fā)送一連串的超聲探測(cè)波，這些超聲波在傳送過(guò)程中遇到障礙物會(huì)被 反射回來(lái)，被指定的傳感器接收，從接收到的回波中可以得到障礙物的信息。 最早使用超聲的 ETA 產(chǎn)生于 1965 年，名字為 Russell Pathsounder，它是將兩個(gè)超聲探頭安放在好后掛在人的頸部，然后把它放置于位于胸部高度的板上。收到前方障礙物的信息后儀器就會(huì)產(chǎn)生聲音報(bào)警，但這種儀器僅能產(chǎn)生三種滴答聲，通過(guò)這種滴答聲粗略地提示目標(biāo)距離。完成于 1974 年的 Sonicguide，它的外型類似于一個(gè)眼鏡框，一個(gè)具有 55176。聲束角的廣角超聲發(fā)射器安放在鏡架的中央，兩個(gè)超聲波接收器被分別安放在鏡框的兩 側(cè)。兩個(gè)接收器獲得的信號(hào)經(jīng)過(guò)頻移，分別傳入左右耳。使用者根據(jù)傳入兩耳之間的聲音強(qiáng) 度差，可以判斷出障礙物的方向（聲音以立體聲呈現(xiàn)，靠近物體的那只 朵聽見(jiàn)的聲音大于另一只耳朵聽見(jiàn)的）；障礙物的距離被編碼成可聽低頻聲音的頻率（聲調(diào)越高，距離越近）；物體的某些表面特征通過(guò)聲音的特征來(lái)體現(xiàn)（例如，不均勻分布的聲音可能表示一棵樹，均勻分布的聲音可能代表一面墻）。結(jié)合使用者頭部的運(yùn)動(dòng)，能清楚的獲得障礙物的位置 [6]。 移動(dòng)式機(jī)器人 移動(dòng)式機(jī)器人目前廣泛的應(yīng)用在工廠自動(dòng)化中，主要用于物件的搬運(yùn)。由于安全與 自動(dòng)化的的要求，移動(dòng)式機(jī)器人一般具有多種的感測(cè)器、強(qiáng)大的計(jì)算4 能 力 以 及 高 度 的 智 能 化 的 障 礙 物 躲 避 系 統(tǒng) (obstacel avoidance systems,OAS)， OAS 可以探測(cè)障礙物的位置，并制定出合理的行走計(jì)劃，使得機(jī)器人在復(fù)雜的環(huán)境中可以進(jìn)行自主的導(dǎo)航，例如：位置估測(cè)、路徑規(guī)劃、軌跡追蹤、障礙物閃避等復(fù)雜的功能。因此基于移動(dòng)式機(jī)器人技術(shù)的導(dǎo)盲儀，功能上較 EAT 有很大提高 。移動(dòng)式機(jī)器人雖然比 ETA 功能更完善，更加的智能化，但是它的結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，因此對(duì)于傾斜路面、上下樓梯或者需要跨越的障礙物的處理 相當(dāng)困難，在行動(dòng)的范圍與地形上也會(huì)受到限制；并且行走的路徑是由移動(dòng)機(jī)器人規(guī)定決策的，這導(dǎo)致盲人使用者的行進(jìn)是被動(dòng)式的被機(jī)器人引導(dǎo)；此外即時(shí)的自主式行走需要大量的復(fù)雜算法的持，導(dǎo)致硬件及開發(fā)成本上都會(huì)付出相當(dāng)高的代價(jià)，因此并沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用。 穿戴式導(dǎo)盲儀 NavBelt，顧名思義是一種具有導(dǎo)航功能的腰帶，是由美國(guó)密執(zhí)安大學(xué)移動(dòng)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的科技人員 Borenstein 與 Koren 共同發(fā)明的。 NavBelt 的概念形成于 1989 年，它的