基于单片机的智能导盲头盔的设计与实现（有完整资料）

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编号：

T0682410M

设计简介：

本设计是基于STM32的智能导盲头盔的设计与实现，主要实现以下功能：

1、通过温湿度传感器传感器检测温度、湿度在显示屏上显示。
2、超声波检测距离，如果距离低于阈值，语音模式下，可以进行语音提醒：前方有障碍物，震动模式下，会进行震动。
3、当检测到光线低于设置的阈值的时候，照明模块（LED灯）启动，提醒对面的人防止撞击。
4、导航功能，设置两个固定路线，按键1和按键2，当按下的时候，可以根据步数，实现固定的播报：路线1：语音播报：“直行”，加速度传感器监测步数=10，“左转”，加速度传感器监测步数=20，“右转”，加速度传感器监测步数=30，播报："你已经到到目的地"。(设置两条路线）
5、跌倒检测，当检测到跌倒的时候。同时还可以记录步数.
6、显示模块展示关键信息（步数，GPS位置、温湿度、距离），通过按键可以设置阈值，同时通过按键实现紧急报警
7、4G模块实现数据远程传输，云平台存储和分析数据，APP上显示GPS和距离，步数，接收报警信息。

电源： 5V
传感器：温湿度传感器（DHT11）、加速度传感器（ADXL345）、超声波模块（HC-SR04）、USB灯、震动模块、GPS传感器（NEO-7M）
显示屏：OLED12864
单片机：STM32F103C8T6
执行器：USB的灯
人机交互：独立按键

标签：STM32、OLED12864、ADXL345、HC-SR04、MQ-3、DHT11、SU-03T、ML307R、

题目扩展：基于单片机的智能导航系统设计、基于STM32的骑行头盔系统设计

基于 STM32 的智能导盲头盔设计与实现

一、主控部分

核心：STM32 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. HC-SR04 超声波测距模块：检测与障碍物的距离值
2. GPS 模块：获取佩戴者的经纬度位置信息
3. 三轴加速度传感器模块：检测佩戴者是否摔倒，同时记录行走步数
4. 光敏电阻模块：检测周围环境的光照强度
5. 温湿度传感器模块：检测环境的温湿度数据
6. 独立按键：用于切换系统界面、切换运行模式、设置距离及光强下限阈值、选择导航路线等操作
7. 供电电路：为整个智能导盲头盔系统供电

三、输出部分

1. OLED 显示模块：显示经纬度位置、障碍物距离、跌倒状态以及距离和光强下限阈值等信息
2. 4G 模块：连接云平台上传各类监测数据，同时在跌倒等紧急情况时发送报警短信
3. DY-SV17F 语音播报模块：支持盲人通过语音指令设置参数，同时播报行走路线、障碍物提醒等信息
4. USB 灯模块：提供照明功能，同时提醒对向行人或车辆，避免撞击风险

第 5 章 实物调试

5.1 整体实物构成

该设计主要硬件包含以 STM32F103C8T6 为核心的主控、ADXL345 加速度传感器、HC-SR04 超声波传感器、NEO-7M GPS 模块、显示模块、语音模块、光照模块及电源电路等。焊接流程为：先清理电路板焊盘，按需备好元件；从低矮、耐热元件（如电阻、电容）开始，将引脚插入焊盘孔，用烙铁、焊锡焊接固定；接着焊接中型元件（传感器、模块等），对准引脚缓慢焊接；最后焊接高大元件（如连接器）。注意事项有：焊接温度、时间适中，防元件损坏；引脚插入精准，避免短路；焊接后清理焊锡残渣，检查焊点是否光滑、牢固，确保虚焊、短路问题不影响硬件性能，保障系统稳定运行。整体实物如图 5-1 所示：

图 5-1 整体实物图

5.2 显示功能测试

系统具备多界面显示功能，界面 0 整合呈现经纬度、温湿度、障碍物距离、光强及摔倒状态等核心环境与状态数据，为用户提供全面环境信息；界面 1 聚焦距离参数配置，用于设置障碍物距离下限，辅助调整避障触发条件；界面 2 则针对光强阈值设定，支持配置光强下限，适配不同光照环境下的照明触发需求，各界面按需展示、设置关键信息，提升交互与功能实用性。显示功能测试图如下图 5-2 所示。

图 5-2 显示功能测试图

5.3 按键功能测试

按键 1 负责界面切换，按下即跳转不同显示界面；按键 2 在界面 0 时切换工作模式，界面 1、2 下分别使距离下限、光强下限加 1；按键 3 在界面 0 触发摔倒报警短信发送，界面 1、2 则让对应下限减 1；按键 4、5 为路线选择，按下分别选定路线 1、路线 2，各按键功能依界面场景差异化响应，实现交互控制与参数调节。按键功能测试功能如下图 5-3 所示：

图 5-3 按键功能测试图

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 5-1 所示：

图 5-1 软件界面图

6.2 摔倒报警功能测试

该智能导盲头盔的摔倒报警功能通过相关检测机制判断使用者是否跌倒，当检测到跌倒情况时，系统会触发报警，同时结合 4G 模块将跌倒报警信息远程传输至云平台，再同步到 APP，使相关人员能及时接收报警信息，了解使用者的安全状况。摔倒报警功能测试图如下图 5-2 所示。

图 5-2 显示功能测试图

6.3 路线行走功能测试

智能导盲头盔具备路线行走功能，设置了两个固定路线，通过按键进行操作，按下相应按键后，会依据加速度传感器监测的步数来进行语音播报，如 “直行”“左转”“右转” 等提示，当步数达到对应数值，最终会播报 “你已经到达目的地”，以此引导使用者按固定路线行走。路线行走功能如下图 5-3 所示：

图 5-3 路线行走功能测试图