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基于ARM的盲用辅助阅读系统的设计开发

发布时间:2018-11-20 10:05
【摘要】:视觉是人类感知并认识外界的主要感觉通道,人类接受的外部信息中超过80%来自视觉。据世界卫生组织(WHO)近两次调查,2002年全球超过1.61亿人视力受损,盲人约3700万,而在2010年视力受损人数上升到2.85亿,盲人约3900万,其中我国盲人占20%[1],另据第二次全国残疾人抽样调查数据推算,2006年视力残疾人数约1233万,因此加快完善盲用辅助系统的开发,是实现和谐社会的一项任重而道远的责任。本文是对虚拟现实中触觉反馈机理的在盲用辅助系统中的一种研究应用。综合调研了国内外盲用阅读系统的研究现状和产品应用情况,设计开发了一套跨平台可移植的盲用阅读显示系统,特别对用于移动终端的盲用阅读系统做了深入设计分析,硬件平台采用ALIENTEK公司出品的以STM32F103为主控芯片的精英开发板,涉及到外部通讯系统核心翻译转换进行、电路系统结构设计、热设计和故障诊断等技术分析。首先,本文探讨了盲文翻译尤其是汉字盲文翻译的机理及研究现状,在此基础上实现在PC端实现利用VisualStudio2015开发出一套移植性强的基于C语言的稳定可靠汉盲翻译系统,该翻译系统基于国内普遍使用的现行盲文翻译规则,并在主机上进行了多个文本测验以及系统程序的性能资源分析以测试程序的执行效果。其次,本文将该翻译系统移植到以STM32为控制器,外接移动存储、触觉点显器、TFTLCD和TTS等输入输出模块的多功能盲用阅读系统上。首先运用机电产品逆向设计方法,设计开发一种听触觉同步盲用阅读终端装置,并以此为目标本体,设计并优化整个控制系统,包括接口通讯,控制电路设计,芯片选型,外设驱动开发,人机交互界面,终端信息同步等项目,整个阅读系统的软件设计采用keil MDK5程序开发平台,电路板布局设计采用Altium公司的DXP硬件电路设计平台。同时利用Proteus对该阅读系统部分模块进行模拟仿真分析。在完成样机制作、系统搭建、程序移植后,本文在此移动端样机上进行了功能验证和硬件测试,包括SD卡识别,文本阅读测试,多终端输出的同步协调性测试,并对硬件电路进行了热力稳定性分析,以及听触阅读装置响应性分析。最后本文对所设计开发的盲用阅读系统的一些问题进行了探讨分析,并由此提出了一些优化和创新的设计方案,包括多国语言支持,功能集成,加工工艺,结构优化,从而加快盲用阅读系统产品商用化,提高盲人受教育程度,推进我国社会主义和谐进程。
[Abstract]:Vision is the main sensory channel for people to perceive and understand the outside world. More than 80% of the external information received by humans comes from vision. According to the World Health Organization (WHO) nearly two surveys, in 2002, more than 161 million people worldwide were visually impaired and about 37 million were blind. However, in 2010, the number of people with visual impairment rose to 285 million, and the number of blind people rose to about 39 million, of which 20% were blind in China. In addition, according to the data of the second National sample Survey of the disabled, the number of people with visual disability in 2006 is about 12.33 million, so speeding up the development of blind auxiliary system is a heavy and long responsibility to realize a harmonious society. This paper is a research and application of tactile feedback mechanism in blind auxiliary system. In this paper, the current situation of blind reading system and its application at home and abroad are investigated, and a cross-platform portable blind reading display system is designed and developed, especially the blind reading system for mobile terminal is deeply designed and analyzed. The hardware platform adopts the elite development board with STM32F103 as the main control chip produced by ALIENTEK company, which involves the core translation and conversion of external communication system, the structure design of circuit system, the thermal design and the fault diagnosis and so on. First of all, this paper discusses the mechanism and research status of Braille translation, especially Chinese character Braille translation. On this basis, a stable and reliable Chinese-blind translation system based on C language is developed in PC and VisualStudio2015. The translation system is based on the current Braille translation rules which are widely used in China. Several text tests and performance resource analysis of the system program are carried out on the host computer to test the execution effect of the program. Secondly, the translation system is transplanted to a multifunctional blind reading system with STM32 controller, removable memory, tactile point display, TFTLCD and TTS modules. Firstly, a blind reading terminal device for hearing and tactile synchronization is designed and developed by using the reverse design method of electromechanical products, and the whole control system is designed and optimized, including interface communication, control circuit design, chip selection. The software design of the whole reading system adopts keil MDK5 program development platform, and the layout of circuit board is designed by DXP hardware circuit design platform of Altium company. At the same time, some modules of the reading system are simulated and analyzed by Proteus. After making the prototype, building the system and transplanting the program, this paper carries out the function verification and hardware test on the mobile terminal prototype, including SD card recognition, text reading test, synchronization coordination test of multi-terminal output, etc. The thermal stability of the hardware circuit and the response of the device are analyzed. Finally, some problems of blind reading system designed and developed are discussed and analyzed, and some optimized and innovative design schemes are put forward, including multi-country language support, function integration, processing technology, structure optimization. In order to speed up the commercialization of blind reading system products, improve the blind education level, promote the socialist harmonious process of our country.
【学位授予单位】:浙江理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP391.9;TN873

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