使用Arduino Uno和超聲波傳感器制作智能盲桿

障礙物檢測(cè)是盲人最關(guān)心的問題之一。這里展示的是使用 Arduino Uno 和超聲波傳感器的智能盲桿。該項(xiàng)目的主要目標(biāo)是幫助盲人輕松行走，并在他們的行走路徑被其他物體或人阻礙時(shí)提醒他們。作為警告信號(hào)，電路中連接了一個(gè)語音模塊，它根據(jù)物體的方向發(fā)出語音警告，例如，如果物體在左側(cè)，那么它會(huì)說“小心物體在左側(cè)”。

這款智能搖桿將在左側(cè)、右側(cè)和中心連接三個(gè)超聲波傳感器，以感知與任何障礙物的距離，一個(gè) JQ6500 語音聲音模塊用于發(fā)出警告信號(hào)，以及一個(gè) 9V 電池為設(shè)置供電。

智能盲桿所需組件

Arduino納米

3×超聲波傳感器

JQ6500 語音發(fā)聲模塊

8Ω揚(yáng)聲器

1 KΩ 電阻器

JQ6500 語音發(fā)聲模塊

JQ6500 語音模塊非常適合在揚(yáng)聲器上播放消息，如火警、火車和公共汽車警報(bào)系統(tǒng)、營業(yè)廳提示、設(shè)備故障警報(bào)等。它可以將 MP3、硬編碼 MP3 或 WMV 格式文件解碼為可聽語音格式。它配備 24 位數(shù)模轉(zhuǎn)換器，動(dòng)態(tài)范圍為 90dB，支持 8 / 11.025 / 12/16 / 22.05 / 24/32 / 44.1 / 48 kHz 采樣率。MP3 文件可以通過按鈕或通過串行通信協(xié)議進(jìn)行控制。

將 MP3 文件上傳到板載內(nèi)存：

可以使用 Windows 計(jì)算機(jī)將 MP3 文件上傳到 JQ6500 的板載內(nèi)存中（Mac 或 Linux 用戶需要使用 JQ6500-28p 和 SD 卡）。下面給出了相同的步驟：

通過 Mini USB 連接器將開發(fā)板連接到您的計(jì)算機(jī)。

一個(gè)新的“CD-ROM”驅(qū)動(dòng)器將出現(xiàn)在您的計(jì)算機(jī)上，雙擊它并打開名為“ MusicDownload.exe ”的應(yīng)用程序。

部分JQ6500-16P設(shè)備沒有安裝MusicDownload.exe，如果找不到MusicDownload.exe程序；您可以下載包含它的 zip 文件。

該應(yīng)用程序是中文的，因此要上傳文件，請(qǐng)打開 .exe 文件，然后單擊左側(cè)的第二個(gè)選項(xiàng)卡。

然后單擊右上角的文件選擇器選項(xiàng)卡。

文件選擇器將打開，選擇您要上傳的所有 mp3 文件單擊文件選擇器上的打開按鈕

單擊返回第一個(gè)選項(xiàng)卡，然后單擊按鈕上傳文件

智能盲桿電路圖

智能盲桿的完整電路圖如下所示。非常簡(jiǎn)單，我們只需要連接三個(gè)超聲波傳感器和一個(gè)JQ6500語音模塊。

整個(gè)電路板由 9V 電池供電。電路的大腦是 Arduino Nano。三個(gè)超聲波傳感器用于檢測(cè)搖桿左、右、前的障礙物。這三個(gè)傳感器的四個(gè)引腳中的兩個(gè)，即 VCC 和 GND，連接到 Arduino 的 5V 和 GND。其余兩個(gè)引腳——TRIG 和 ECHO 連接到 Arduino，如下所示。

JQ5600 MP3模塊是一個(gè)3.3V的邏輯模塊，所以不能直接連接到Arduino的IO管腳，但是用Arduino的5V電源線供電就可以了。MP3 模塊的 RX 和 TX 引腳連接到 Arduino Nano 的數(shù)字引腳 9 和 8。在 Arduino 數(shù)字引腳 9 和 MP3 模塊 RX 之間放置一個(gè) 1kΩ 電阻，以降低 Arduino 的 5V 電壓。

用于智能盲桿的 Arduino 程序

一旦我們準(zhǔn)備好硬件，我們就可以將 Arduino 連接到我們的計(jì)算機(jī)并開始編程。該項(xiàng)目的完整代碼在本頁底部給出；您可以將其直接上傳到您的 Arduino 板。但是，如果您想知道代碼是如何工作的，請(qǐng)進(jìn)一步閱讀。

該代碼使用JQ6500_Serial.h和SoftwareSerial.h庫。SoftwareSerial 庫與 Arduino IDE 一起預(yù)安裝，而JQ6500 串行庫可以從給定的鏈接安裝。

像往常一樣，通過包含所有必需的庫并定義此項(xiàng)目中使用的所有引腳來啟動(dòng)代碼。

#include 
#include 
#include 
JQ6500_Serial mp3(8,9);
int left_trigPin = 6;
int left_echoPin = 7;
int right_trigPin = 2;
int right_echoPin = 3;
int center_trigPin = 4;
int center_echoPin = 5;

然后在setup()函數(shù)中，初始化輸入輸出引腳。在我們的程序中，所有三個(gè)傳感器的觸發(fā)引腳都是輸出設(shè)備，回聲引腳是輸入設(shè)備。我們還初始化了串口監(jiān)視器和 JQ6500 語音模塊。

  pinMode（left_trigPin，輸出）；
  pinMode(left_echoPin,INPUT);
  pinMode（right_trigPin，輸出）；
  pinMode（right_echoPin，輸入）；
  pinMode（center_trigPin，輸出）；
  pinMode（center_echoPin，輸入）；
  序列號(hào).開始（115200）；
  mp3.開始（9600）；
  mp3.reset();

在主循環(huán)中，我們正在讀取所有三個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，即左、右和中心。我們首先讀取超聲波傳感器的傳感器數(shù)據(jù)以了解距離，然后使用觸發(fā)和接收到 ECHO 之間的時(shí)間計(jì)算距離。距離計(jì)算公式如下：

數(shù)字寫入（left_trigPin，HIGH）；
延遲微秒（10）；
 數(shù)字寫入（left_trigPin，低）；
 持續(xù)時(shí)間=脈沖輸入（left_echoPin，HIGH）；
 距離 = (持續(xù)時(shí)間/2) / 29.1;

如果測(cè)量距離超過 50 厘米，則不會(huì)發(fā)出警告。但是，如果小于 50cm，就會(huì)觸發(fā)語音模塊播放語音警告。

如果（距離 < 50）{
    Serial.print("左距離");
    Serial.print(距離);
     mp3.playFileByIndexNumber(2);
    }

所有三個(gè)傳感器都使用相同的邏輯。通過更改我們用來比較的值，該程序可以很容易地適應(yīng)您的應(yīng)用程序。如果觸發(fā)了錯(cuò)誤警報(bào)，您可以使用串行監(jiān)視器進(jìn)行調(diào)試。

測(cè)試智能 Arduino 盲桿

最后，是時(shí)候測(cè)試我們的盲桿 Arduino 項(xiàng)目了。確保按照電路圖完成連接并成功上傳程序?，F(xiàn)在，使用 9V 電池為設(shè)置供電，您應(yīng)該開始看到結(jié)果。將盲人手杖移近物體，您會(huì)注意到根據(jù)物體方向的語音警告。例如，如果對(duì)象在左側(cè)，那么它會(huì)說“小心左側(cè)對(duì)象”。

#include

#include

#include

JQ6500_Serial mp3(8,9);

int left_trigPin = 7;

int left_echoPin = 6;

int right_trigPin = 2;

int right_echoPin = 3;

int center_trigPin = 4;

int center_echoPin = 5;

無效設(shè)置（）{

pinMode（left_trigPin，OUTPUT）；

pinMode(left_echoPin,INPUT);

pinMode（right_trigPin，輸出）；

pinMode（right_echoPin，輸入）；

pinMode（center_trigPin，輸出）；

pinMode（center_echoPin，輸入）；

序列號(hào).開始（115200）；

mp3.開始（9600）；

mp3.reset();

mp3.setVolume(50);

mp3.setLoopMode(MP3_LOOP_NONE);

}

無效循環(huán)（）{

左（）；

正確的（）;

中央（）;

}

void left(){

delay(500);// 讀取將在 ....miliseconds 之后進(jìn)行

Serial.println("\n");

int 持續(xù)時(shí)間，距離；

數(shù)字寫入（left_trigPin，HIGH）；

延遲微秒（10）；

數(shù)字寫入（left_trigPin，低）；

持續(xù)時(shí)間=脈沖輸入（left_echoPin，HIGH）；

距離 = (持續(xù)時(shí)間/2) / 29.1;

//距離=持續(xù)時(shí)間*0.034/2;

if (distance < 30) { // 更改長距離或短距離的數(shù)字。

Serial.print("左距離");

Serial.print(距離);

mp3.playFileByIndexNumber(2);

}

}

void right(){

delay(500);// 讀取將在 ....miliseconds 之后進(jìn)行

Serial.println("\n");

int 持續(xù)時(shí)間，距離；

數(shù)字寫入（right_trigPin，HIGH）；

延遲微秒（10）；

數(shù)字寫入（right_trigPin，低）；

持續(xù)時(shí)間=脈沖輸入（right_echoPin，HIGH）；

距離 = (持續(xù)時(shí)間/2) / 29.1;

if (distance <30) { // 更改長距離或短距離的數(shù)字。

Serial.print("正確的距離");

Serial.print(距離);

mp3.playFileByIndexNumber(3);

}

}

void center(){

delay(500);// 讀取將在 ....毫秒后進(jìn)行

序列號(hào).println("\n");

int 持續(xù)時(shí)間，距離；

數(shù)字寫入（center_trigPin，HIGH）；

延遲微秒（10）；

數(shù)字寫入（center_trigPin，低）；

持續(xù)時(shí)間=脈沖輸入（center_echoPin，HIGH）；

距離 = (持續(xù)時(shí)間/2) / 29.1;

if (distance <30) { // 更改長距離或短距離的數(shù)字。

Serial.print("中心距");

Serial.print(距離);

mp3.playFileByIndexNumber(1);

}

}