资料查找方式：

特纳斯电子（电子校园网）：搜索下面编号即可

编号：

T4512402M

设计简介：

本设计是基于stm32单片机的盲人导航系统，主要实现以下功能：

1. 通过光照传感器检测光照强度，通过三个超声波检测前左右的障碍物距离，通过水位传感器检测是否有水坑
2. 当前光照较弱时，可以自动打开灯光
3. 当检测到障碍物或者检测到水坑时，通过语音模块实现语音提醒
4. 通过颜色传感器检测红绿灯，并且通过语音进行提醒

电源： 5V
传感器：超声波模块，光照传感器，水位传感器，颜色传感器
显示屏：OLED12864
单片机：STM32F103C8T6
执行器：USB灯，语音模块，蜂鸣器
人机交互：独立按键

标签：STM32、OLED12864、HC-SR04、光敏电阻、SU-03T、TCS34725、水位传感器、USB灯

题目扩展：基于单片机的智能拐杖系统，基于单片机的老年人辅助系统，基于单片机的残疾人辅助系统

基于 STM32 的盲人导航系统设计

一、主控部分

核心：STM32F103C8T6 单片机

功能：获取输入数据、内部处理、控制输出

二、输入部分

1. 颜色传感器模块：获取交通红绿灯的状态
2. HC-SR04 超声波检测模块（3 个）：分别检测前方、左方、右方是否存在障碍物
3. 光敏电阻模块：检测当前环境的光照强度
4. 水位监测传感器模块：监测行进路线中是否存在水坑
5. 独立按键：用于给手机发送信息、数据清零、切换系统界面、设置参数阈值
6. 供电电路：为整个盲人导航系统供电

三、输出部分

1. OLED 显示模块：显示障碍物距离、环境光照强度、系统运行状态、是否摔倒等信息
2. USB 灯模块：当检测到的光照强度小于设定阈值时，启动指示灯照明
3. SU-03T 语音输出模块：当检测到盲人摔倒时，进行语音求救播报
4. 蜂鸣器报警模块：当前方出现障碍物时，触发蜂鸣器报警提醒
5. （补充逻辑模块）手机通信模块：响应独立按键指令，向手机发送预设信息（贴合输入按键功能，完善输出链路）

第 5 章 实物调试

5.1 整体实物构成

该设计的主要硬件包括主控芯片、语音模块、测距模块、光线传感器、颜色传感器、水位传感器、指示灯及电源模块等。焊接流程大致为：先准备好焊接工具与硬件元件，清理电路板焊盘，按照电路设计将各元件引脚对应到电路板焊盘位置，先焊接低矮、耐热的元件如电阻、电容等，再焊接主控芯片、各类模块等较大元件，焊接时用烙铁头蘸取适量焊锡，使元件引脚与焊盘充分连接，确保焊点牢固光滑。注意事项方面，焊接温度不宜过高，避免长时间加热元件导致损坏；各元件焊接位置需准确对应，防止错焊、虚焊，尤其注意正负极性元件的方向；焊接过程中保持电路板清洁，避免焊锡短路；完成后检查各焊点是否可靠，确保各模块与主控芯片的连接无误，同时注意避免手指直接接触元件引脚和焊盘，防止油污影响焊接质量。整体实物如图 5-1 所示：

图 5-1 整体实物图

5.2 显示监测测试

该设计的显示内容围绕盲人导航系统状态与参数设置展开。界面 0 呈现系统实时监测的核心数据，涵盖测距模块反馈的障碍物距离、光线传感器采集的光照强度、水位传感器检测的水位情况，以及颜色传感器识别的红绿灯状态，为盲人出行提供环境信息；界面 1 - 3 则用于参数配置，分别对应距离、光照、水位的阈值设置，方便根据实际使用场景与需求，调整系统触发报警或提示的临界条件，让系统适配不同环境，保障盲人安全、精准出行，实现监测与设置功能的清晰呈现。显示功能测试图如下图 5-2 所示。

图 5-2 显示监测测试图

5.3 按键功能测试

该盲人导航系统的按键承担交互控制功能，按键 1 和 4 负责切换界面，可在显示实时监测数据的界面 0 与设置距离、光照、水位阈值的界面 1、2、3 间灵活跳转；按键 2 在界面 1、2、3 时，分别对应增加障碍物距离、光强、水位的阈值；按键 3 则在对应界面执行减少上述阈值的操作，通过不同按键组合，实现系统监测数据查看与参数设置的便捷调控，满足用户灵活配置系统工作参数的需求，保障盲人出行安全与系统适配不同环境。按键功能测试如下图 5-3 所示：

图 5-3 按键功能测试图

5.4 红绿灯识别功能测试

系统利用颜色传感器来实现红绿灯识别功能。颜色传感器能够感知光线中的红、绿、黄等颜色成分，将光信号转化为电信号，主控芯片对这些电信号进行分析处理，进而判断当前交通信号灯的状态。当颜色传感器检测到特定频率范围或强度比例的红光信号时，主控芯片通过算法判断并在显示屏上显示 “红灯”，同时结合语音模块及时发出语音提醒，告知盲人此时不可通行；检测到绿光信号时，显示 “绿灯”，并语音提示盲人可以安全通过；检测到黄光信号时，同样显示并语音提醒，提示盲人即将变灯需注意。这样，通过颜色传感器与主控芯片、显示及语音模块的协同工作，为盲人提供了交通信号灯状态信息，助力其安全出行。红绿灯识别功能测试如下图 5-4 所示：

图 5-4 红绿灯识别功能测试图

第 6 章 软件调试

6.1 软件介绍

Proteus 8.15 是一款由 Labcenter Electronics 开发的电子设计自动化（EDA）软件。它集电路仿真、PCB 设计和微控制器调试于一体，广泛应用于嵌入式系统开发等领域。该软件拥有丰富元件库，包含超 50000 种元器件，支持模拟 / 数字电路协同仿真，集成逻辑分析仪等虚拟仪器。它还内置 8051、ARM 等微控制器模型，支持与 Keil 等编译器联调。此外，Proteus 8.15 可实现从原理图到 PCB 的自动布局布线，并生成 3D 模型。其界面直观，支持工具栏和快捷键个性化定制，还提供电压探针等调试工具，方便用户分析电路行为。软件界面如图 6-1 所示：

图 6-1 软件界面图

6.2 异常语音提醒测试

异常语音提醒功能：超声波检测到前、左、右有障碍物，或水位传感器检测到水坑时，语音模块会播报对应 “前方 / 左 / 右有障碍物，请注意”“前方有水，请注意” 的提醒；颜色传感器识别红绿灯后，也会语音告知状态，保障盲人安全通行。异常语音提醒测试图如下图 6-2 所示。

图 6-2 异常语音提醒图

6.3 阈值设置功能测试

该盲人导航系统的按键承担交互控制功能，按键 1 和 4 负责切换界面，可在显示实时监测数据的界面 0 与设置距离、光照、水位阈值的界面 1、2、3 间灵活跳转；按键 2 在界面 1、2、3 时，分别对应增加障碍物距离、光强、水位的阈值；按键 3 则在对应界面执行减少上述阈值的操作，通过不同按键组合，实现系统监测数据查看与参数设置的便捷调控，满足用户灵活配置系统工作参数的需求，保障盲人出行安全与系统适配不同环境。阈值设置功能测试如下图 6-3 所示：

图 6-3 阈值设置功能测试图