Arduino 智能盲杖：超声波避障与声光提醒

项目概述

针对视障人士出行困难，制作一款低成本智能盲杖：HC-SR04 测距，三档距离阈值（40/20/10 cm）分别触发 LED 指示、有源蜂鸣器、无源蜂鸣器组合报警，提醒使用者前方障碍物距离。电路固定于拐杖末端，胶带加固，结构简单、易于复制。

核心组件与物料清单

• Arduino UNO ×1
• HC-SR04 超声波测距模块 ×1
• 有源蜂鸣器 ×1（低频长鸣）
• 无源蜂鸣器 ×1（高频急促）
• LED ×1（视觉辅助/指示）
• 全尺寸面包板 ×1、胶带 若干

软件： Arduino IDE

硬件连接

• HC-SR04：Trig → D9，Echo → D8，VCC/GND 共地
• 有源蜂鸣器 → D5，无源蜂鸣器 → D7，LED → D6
• 原理图见项目附件（Schematics 部分）

代码逻辑与阈值策略

#define trigPin 9
#define echoPin 8
#define Buzzer1 5  // 有源
#define Buzzer2 7  // 无源
#define Led1 6

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  pinMode(echoPin, INPUT);
  pinMode(Buzzer1, OUTPUT);
  pinMode(Buzzer2, OUTPUT);
  pinMode(Led1, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(trigPin, LOW); delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH); delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  long duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
  int distance = (duration / 2) / 29.1;  // cm

  // 复位
  digitalWrite(Buzzer1, LOW);
  digitalWrite(Buzzer2, LOW);
  digitalWrite(Led1, LOW);

  if (distance < 40) { digitalWrite(Led1, HIGH); delay(2000); }
  if (distance < 20) { digitalWrite(Buzzer1, HIGH); delay(2000); }
  if (distance < 10) { digitalWrite(Buzzer2, HIGH); delay(2000); }
}

注意： 原代码中 Serial.begin(9600) 重复调用、delay(2000) 会阻塞测距更新，建议改用 millis() 非阻塞定时，并增加滤波平均滑动窗口提高可靠性。

改进建议

• 将 UNO 替换为 Nano/Pro Mini 缩小体积
• 加装振动马达（触觉反馈），适合嘈杂环境
• 电池供电管理（锂电池+充电模块+低功耗睡眠）
• 多传感器融合（红外/激光/IMU）覆盖盲区
• 语音播报距离（DFPlayer Mini + 语音合成）
• 结构集成：3D 打印专用盲杖头壳体，防水防尘