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        基于單片機(jī)的視力保護(hù)裝置設(shè)計(jì)

        2016-07-01 01:39:34邵陽學(xué)院胡恩賜許建明
        電子世界 2016年10期
        關(guān)鍵詞:單片機(jī)

        邵陽學(xué)院 胡恩賜 許建明 李 忠

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        基于單片機(jī)的視力保護(hù)裝置設(shè)計(jì)

        邵陽學(xué)院 胡恩賜 許建明 李 忠

        【摘要】本文是基于微控制器的多功能視力保護(hù)裝置設(shè)計(jì)。介紹視力保護(hù)裝置的硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)分析,硬件由超聲波距離傳感器、光強(qiáng)度傳感器和報(bào)警電路組成。當(dāng)用戶眼睛離桌面距離過小,單片機(jī)會啟動報(bào)警電路提醒;如環(huán)境光照過暗也會自動報(bào)警,提醒用戶光照強(qiáng)度不夠?qū)σ暳τ杏绊?;用戶學(xué)習(xí)時間大于一定時間,會有語音提醒注意休息,各種控制動作都是有利于保護(hù)用戶的視力。由于電路簡單、程序效率高,經(jīng)測試本設(shè)計(jì)的視力保護(hù)裝置具有較好的市場前景和推廣價值。

        【關(guān)鍵詞】視力保護(hù);單片機(jī);超聲波

        1 系統(tǒng)工作原理

        本系統(tǒng)由單片機(jī)主控模塊、超聲波測距模塊、光強(qiáng)檢測模塊、報(bào)警模塊、電源模塊等組成??梢圆杉ㄟ^光敏傳感器的光強(qiáng)度信號,光信號的強(qiáng)度信號通過A/D轉(zhuǎn)換電路送入主控模塊進(jìn)行處理,根據(jù)實(shí)際需要將光強(qiáng)度分成幾級,不同強(qiáng)弱光設(shè)定不同的報(bào)警等級,使蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警。也可以通過超聲波測距傳感器進(jìn)行測量桌面和用戶眼睛之間的距離,當(dāng)距離低于設(shè)定報(bào)警距離時,單片機(jī)控制蜂鳴器報(bào)警。作息時間報(bào)警采用單片機(jī)內(nèi)部的定時器進(jìn)行定時,當(dāng)用戶學(xué)習(xí)達(dá)到40-60分鐘時,單片機(jī)控制語音提示,提醒用戶已長時間學(xué)習(xí)應(yīng)注意休息。該系統(tǒng)的電路框圖如圖1所示。

        圖1 系統(tǒng)原理框圖

        2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        2.1主控制器模塊

        由于系統(tǒng)采用傳感器自動檢測和報(bào)警,具有一定的智能功能,選用常規(guī)的模擬和數(shù)字電路實(shí)現(xiàn),電路復(fù)雜,性能也很難達(dá)到要求。而單片機(jī)是作為智能控制場合首選的控制器,本設(shè)計(jì)選用STC89C52單片機(jī)作為控制核心,具有處理速度快和電路設(shè)計(jì)簡單等特點(diǎn),充分發(fā)揮了單片機(jī)的智能控制優(yōu)勢。

        2.2光強(qiáng)度檢測模塊

        光強(qiáng)度檢測其實(shí)就是光電轉(zhuǎn)換,將光照強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成電壓或電流大小,再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換和處理電路送入單片機(jī)。根據(jù)系統(tǒng)的要求和節(jié)約成本,本系統(tǒng)采用光敏電阻來完成光照強(qiáng)度的檢測。光敏電阻的工作原理是利用半導(dǎo)體材料的光敏特性,當(dāng)有光照時電子能量激發(fā)成為自由電子,表現(xiàn)出亮電阻。光照強(qiáng)度越大,自由電子數(shù)量越多,所以表現(xiàn)出電阻變小。當(dāng)光照強(qiáng)度變?nèi)鯐r,光敏電阻表現(xiàn)出電阻大,將電源電壓經(jīng)普通電阻和光敏電阻分壓,可以實(shí)現(xiàn)光照強(qiáng)度到電信號的轉(zhuǎn)換,然后經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器ADC0832芯片直接得到數(shù)字信號,送入單片機(jī)進(jìn)行分析和處理。仿真電路采用滑動變阻器替代光敏電阻,電路如圖2所示。

        圖2 光強(qiáng)度檢測模塊電路

        2.3超聲波模塊

        本設(shè)計(jì)采用超聲波傳感器來檢測距離,當(dāng)測量桌面和用戶眼睛距離小于20CM,單片機(jī)控制報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警,提示坐姿不正確,完成自動檢測和報(bào)警。采用超聲波傳感器具有在體積、重量上具有一定優(yōu)勢,而且使用方便。特別是具有很高的性價比,有利于視力保護(hù)裝置的普及,也能夠很好地滿足本系統(tǒng)的需要。

        3 軟件設(shè)計(jì)

        本系統(tǒng)程序由光照強(qiáng)度檢測模塊子程序、定時子程序、超聲波測距模塊子程序及報(bào)警子程序等組成。結(jié)合硬件電路的功能實(shí)現(xiàn),經(jīng)過仿真和測試完全達(dá)到了視力保護(hù)裝置的各項(xiàng)指標(biāo)。

        4 結(jié)束語

        本文設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的視力保護(hù)裝置系統(tǒng)方案,可以實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)坐姿不正確提醒,光線不足提醒等功能,具有電路簡單、成本低廉、性能好等優(yōu)點(diǎn),具有較好應(yīng)用和推廣價值。

        參考文獻(xiàn)

        [1]江世明,許建明,朱群峰,申壽云.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].上海:上海交通大學(xué)出版社,2013.

        [2]韓克,薛迎霄.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2013.

        [3]王東鋒,王會良等.單片機(jī)C語言應(yīng)用100例[M].北京:電子工業(yè)出版社,2009.

        作者簡介:

        胡恩賜(1994—),男,湖南婁底人,大學(xué)本科,現(xiàn)就讀于電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。

        通信作者:

        許建明(1977—),男,湖南武岡人,碩士,副教授,主要從事電子技術(shù)研究。

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