SandroMesquita
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Help for the Visually Impaired

Project with a social purpose to aid the visually impaired. The glasses can detect obstacles up to 4m away and are readjustable.

IntermediateProtip131
Help for the Visually Impaired

Things used in this project

Hardware components

Arduino Nano R3
Arduino Nano R3
Arduino nano was chosen because it is compact.
×1
Ultrasonic Sensor - HC-SR04 (Generic)
Ultrasonic Sensor - HC-SR04 (Generic)
Used to detect obstacles
×1
Inertial Measurement Unit (IMU) (6 deg of freedom)
Inertial Measurement Unit (IMU) (6 deg of freedom)
Used to recalculate the distance according to the viewing angle.
×1
SparkFun MP3 Player Shield
SparkFun MP3 Player Shield
Used to reproduce by earphone at a distance from the obstacle.
×1
Buzzer
Buzzer
×1
Solar Cockroach Vibrating Disc Motor
Brown Dog Gadgets Solar Cockroach Vibrating Disc Motor
×1

Hand tools and fabrication machines

Soldering iron (generic)
Soldering iron (generic)
Mastech MS8217 Autorange Digital Multimeter
Digilent Mastech MS8217 Autorange Digital Multimeter

Story

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Schematics

Esquema Arduino nano com Ultrassonic

Parte do esquuema completo do projeto, em breve postaremos o esquema completo
Nano com ultrassonic hbg4sxq5de

Code

Oculos_com_MP3V3.ino

Arduino
Program for uum glasses for the visually impaired.
#include <I2Cdev.h>
#include <MediaMovel.h> //Biblioteca para uso de mdia mvel
#include <Ultrassonico.h>
#include <MPU6050.h>
#include "Wire.h" //Biblioteca para comunicao I2C
#include <math.h> //Inclui biblioteca para uso da funo atan()
#include <Wtv020sd16p.h> //Inclui biblioteca MP3

#define   RAD(grau)                   ((grau*3.1415926)/180) //Converte de radianos para graus
#define   GRAU(rad)                   ((rad*180)/3.1415926) //Converte de graus para radiano
//Converte algum valor de tenso entre 0 e 5V, para a faixa entre 0 e 255
#define   TENSAO(tensao)              ((255*tensao)/5.0) 
#define   pino_buzzer                 2
#define   pino_vibracall              3
#define   DISTANCIA_MINIMA            40 //Define distncia mnima de deteco
#define   ANGULO_LIMITE_SUPERIOR      30 //Valor em graus

//Carto
int resetPin = 10;  //Pino Reset
int clockPin = 9;  //Pino clock
int dataPin = 11;   //Pino data (DI)
int busyPin = 12;   //Pino busy

//Boto
int bottonPin = 4; // Pino Liga/Desliga
int estadoboton;
int ativado=HIGH;

Ultrassonico ultra(8, 7); //Echo e trigger
MM mms_1(20), mms_2(30); //Instncia dois objetos do tipo MM, com 15 e 50 amostras, respectivamente
Wtv020sd16p wtv020sd16p(resetPin,clockPin,dataPin,busyPin); //Instncia quatro ojetos a classe da biblioteca MP3

MPU6050 accelgyro; //Instancia objeto accelgyro, do tipo MPU6050

//Variveis auxiliares
int16_t ax, ay, az, gx, gy, gz;
float anguloEixoX, ALTURA_PESSOA=170.0, DISTANCIA_DETECCAO=200.0;
uint16_t distanciaHorizontal, leituraUltra;
bool flag; //Indicador de inclinao
char buf;//Variavel que armazena os caracteres recebidos do MP3

float ANGULO_DETECCAO(float valor){ //Funo para clculo do ngulo de deteco
  return (GRAU(atan(valor)));
}

void setup(){
    Wire.begin(); //Inicializa comunicao I2C
    Serial.begin(9600); //Inicializa serial
    accelgyro.initialize(); //Inicializa objeto accelgyro
    pinMode(pino_buzzer, OUTPUT);
    pinMode(pino_vibracall, OUTPUT);
    pinMode(bottonPin, INPUT_PULLUP);
    //Inicializa o modulo WTV020
    wtv020sd16p.reset();
    //Informacoes iniciais 
    menu_inicial();
    //Testa conexo, em caso de sucesso, dar um simples bip
    if(accelgyro.testConnection()){
      tone(pino_buzzer, 2500);
      delay(500);
      noTone(pino_buzzer);
    }
    //Em caso de falha na conexo, dar dois bips
    else{
      tone(pino_buzzer, 3500);   
      delay(150);  
      noTone(pino_buzzer);
      delay(500);
      tone(pino_buzzer, 3500);
      delay(150);  
      noTone(pino_buzzer);
    }
}

void loop(){
  estadoboton=digitalRead(bottonPin);
  if (estadoboton==LOW){
    ativado=!ativado;
    delay(20);
  }
  if (ativado==LOW){
aqui:    
    accelgyro.getMotion6(&ax, &ay, &az, &gx, &gy, &gz); //Obtm valores do acelermetro e giroscpio 
        
    if(ax<-16400) ax=-16400; //Limita valores de "ax"
    if(ax>=0){ //Se dispositivo inclinado para cima ou reto
      flag=0; //Indicador de inclinao para cima ou reta
      //Converte valores de "ax" na faixa de 0  16400, para valores entre 0 e 90
      anguloEixoX=float((90*(mms_1.calculaMMS(ax)))/16400);
      if(anguloEixoX>ANGULO_LIMITE_SUPERIOR){ //Verifica limite de ngulo para cima
        noTone(pino_buzzer); //Desliga tone 
        analogWrite(pino_vibracall, 0); //Desliga vibracall 
        goto aqui; //Salta para a label "aqui"
      }
    }
    else{ //Se dispositivo inclinado para baixo
      flag=1; //Indicador de inclinao para baixo
      //Converte valores de "ax" na faixa de 0  -16400, para valores entre 0 e 90
      anguloEixoX=float((90*(mms_1.calculaMMS(ax)))/(-16400));
    }

    //Verifica se a pessoa est com inclinao para o cho    
    if((anguloEixoX>ANGULO_DETECCAO(ALTURA_PESSOA/DISTANCIA_DETECCAO)) && (flag==1)){
      tone(pino_buzzer, 2500); //Detecta cho - Liga tone  
      analogWrite(pino_vibracall, 0); //Desliga vibracall
    }
    else{
      noTone(pino_buzzer); //Desliga tone  
         
      leituraUltra=mms_2.calculaMMS(ultra.centimetrosUltra()); //Ler ultrassnico
      distanciaHorizontal=leituraUltra*(cos(RAD(anguloEixoX))); //Calcula distncia horizontal 

      //CHAMADA MP3
      if ((distanciaHorizontal>2000) && (distanciaHorizontal<3000)) {
        wtv020sd16p.playVoice(0);
      //Reproduz o arquivo 1
      wtv020sd16p.asyncPlayVoice(1); //Voc esta a mais de 2 metros de um obstculo!
      delay(3000); 
      wtv020sd16p.stopVoice();
      delay(2000);
      menu_inicial();
      }
      if ((distanciaHorizontal>1000)&& (distanciaHorizontal<2000)){
        wtv020sd16p.playVoice(0);
      //Reproduz o arquivo 2
      wtv020sd16p.asyncPlayVoice(2); //Ateno obstaculo a menos de 2 metros!
      delay(3000); 
      wtv020sd16p.stopVoice();
      delay(2000);
      menu_inicial();
      }
      
      if ((distanciaHorizontal>200)&& (distanciaHorizontal<1000)){
        wtv020sd16p.playVoice(0);
      //Reproduz o arquivo 2
      wtv020sd16p.asyncPlayVoice(3); //Cuidado obstaculo a menos de 1 metro!
      delay(3000); 
      wtv020sd16p.stopVoice();
      delay(2000);
      menu_inicial();
      }
      
         
      //Limita valores de distanciaHorizontal
      if(distanciaHorizontal<DISTANCIA_MINIMA) distanciaHorizontal=DISTANCIA_MINIMA;
      if(distanciaHorizontal>DISTANCIA_DETECCAO){
        analogWrite(pino_vibracall, 0); //Desliga vibracall      
      }
      //Varia a tenso no vibracall de 2.0V  4.0V, conforme a distncia detectada, de 
      //DISTANCIA_MINIMA  DISTANCIA_DETECCAO                                                             
      else analogWrite(pino_vibracall, map(distanciaHorizontal, DISTANCIA_DETECCAO, DISTANCIA_MINIMA, TENSAO(1.5), TENSAO(4.0))); 
    }  
    Serial.print(anguloEixoX);
    Serial.print(',');
    Serial.print(ANGULO_DETECCAO(ALTURA_PESSOA/DISTANCIA_DETECCAO));
    Serial.print(',');
    Serial.println(distanciaHorizontal);
    //delay(1);
  }
}
//Mostra menu de opcoes
void menu_inicial()
{
  Serial.println("\nDigite : ");
  Serial.println("1 - Reproduz o arquivo 0001.ad4");
  Serial.println("2 - Reproduz o arquivo 0002.ad4");
  Serial.println("3 - Reproduz o arquivo 0003.ad4");
  Serial.println();
}

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