基于Arduino Uno的盲文教学设备

视障儿童在学习盲文时，无论在学校还是家中都会面临严重的身体、技术以及教学方面的困难。本项目原型是一种无需教师即可让孩子随时随地自主学习盲文的设备。它可教授盲文字母，并对儿童进行自我测试。该设备通过双向语音通信实现上述两项功能，完全独立运行。

引言

本项目展示了如何为视障人士制作一个自学习的盲文教学设备。该设备主要具备以下两个功能：

•一是通过六个振动电磁铁机械模拟点阵，来教授盲文字母;

•二是借助8键键盘，对用户进行自我测试。

设备通过双向语音通信实现上述两项功能，这一特性使得设备具备自学习能力，视障用户无需第三方介入即可自主学习盲文。整个项目基于Arduino Uno Q开发，采用CASP作为软件平台，并结合人工智能语音识别和文本转语音技术。

如上图所示，当视障用户按下8键键盘左下角的按钮并说出某个字母时，Arduino Uno Q会通过USB麦克风检测语音信号，并利用基于AI的语音识别引擎(whisper.cpp)将其转换为文字。随后从文本中提取出需要模拟的字母，生成对应的盲文代码，再由6个电磁铁阵列根据该盲文代码进行振动。用户随后可将食指和中指放在电磁线圈阵列上，以学习生成的盲文代码。

该设备还可对用户进行测试，以检查其掌握的盲文代码程度。为此，用户首先需按下右下角的按钮切换至测试模式。之后，设备会提示输入随机字母的盲文代码。用户通过8键键盘上方的6个按键输入盲文代码后，设备将验证输入内容并语音确认其正确性。

该设备运行效率高，由12V电池供电，可持续工作数小时。

项目开发流程

项目开发方式

硬件开发

按如下图所示连接电路：

软件开发说明

本部分介绍上述章节中使用的MCU和MPU编译二进制文件的开发过程。主要使用CASP软件平台来构建项目二进制文件。请按照以下步骤完成准备工作。

为项目准备Arduino Uno Q：详细步骤说明了如何更新板子的固件，并在Arduino Uno Q板上安装所需的第三方软件工具，例如GCC工具链、远程桌面、远程文件共享等，相关内容见CASP Arduino Uno Q BSP文档。

在Arduino Uno Q上安装CASP BSP用于MPU：从主机计算机向任意单板计算机(SBC)安装CASP BSP的步骤，请参见下方链接。

MCU的CASP模型

•在主机计算机上安装CASP软件及Arduino Uno Q BSP后，即可打开MCU的CASP模型，对模型进行修改。

•首先，通过Wi-Fi将目标板(Arduino Uno Q板)连接到主机PC，并记录下目标板的IP地址。

•从上方“快速入门”部分提供的链接下载项目压缩包至主机计算机，并解压该压缩文件。

•在主机计算机上运行CASP，然后从解压后的文件夹中加载项目“..../braille_script_project/braille_mcu/braille_mcu.prj”。模型界面如下图所示。

•您可以修改模型中的逻辑。例如，若需更改电磁铁动作频率，只需调整脉冲发生器模块中的频率设置即可。

•在CASP主工具栏中打开“设置仿真”，并将“目标程序端口”设置为该板的IP地址。

•点击“运行”按钮，构建模型并烧录到目标板上。

MPU的CASP模型

•MPU模型使用CASP远程构建功能，即模型在主机计算机上开发，但由目标板远程编译和构建。

•在主机计算机上运行CASP，并从解压文件夹中加载项目“..../braille_script_project/braille_mpu/braille_mpu.prj”。模型如下图所示。您可以根据需要修改模型中的逻辑。

•在上图中，“teach_blk”和“test_blk”是专为本项目开发的自定义模块，如有需要，可修改这些模块的源代码。源代码位于相应模块的目录中。

•从CASP主工具栏打开“设置仿真”，并将“远程目标IP地址”设置如图所示。

本文编译自hackster.io