鐘國(guó)強(qiáng)+解大琴

摘 要： 本論文闡述了一種基于單片機(jī)的智能視力保護(hù)器的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)以89C52為核心，可實(shí)現(xiàn)距離監(jiān)測(cè)、光強(qiáng)監(jiān)測(cè)、學(xué)習(xí)時(shí)間監(jiān)測(cè)及報(bào)警等功能，通過(guò)LCD顯示各種參數(shù)信息，并能在線修改各個(gè)參數(shù)初值來(lái)適應(yīng)不同使用者的需求。測(cè)距是利用超聲波傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，光強(qiáng)檢測(cè)是通過(guò)光敏元件實(shí)現(xiàn)，定時(shí)功能由89C52單片機(jī)定時(shí)器實(shí)現(xiàn)的。軟件利用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，并采用模塊化的設(shè)計(jì)思路。該系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單實(shí)用的特征，對(duì)青少年視力保護(hù)具有很好的效果。

關(guān)鍵詞： STC89C52；超聲波；視力保護(hù)

1 設(shè)計(jì)要求

本設(shè)計(jì)是以單片機(jī)為核心的主體電路，實(shí)現(xiàn)定時(shí)、坐姿糾正、光線強(qiáng)度檢測(cè)和報(bào)警功能。首先是對(duì)各單元電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，并選擇合適的元器件。在選擇元器件時(shí)，要注意所選芯片的性價(jià)比，對(duì)于電阻、電容等常用元件要先進(jìn)行參數(shù)計(jì)算后再選擇；其次是設(shè)計(jì)整個(gè)電路，并在計(jì)算機(jī)上對(duì)各單元電路進(jìn)行相應(yīng)功能的調(diào)試仿真。其中單片機(jī)選用較為普遍的STC89C52，坐姿傳感器選用超聲波傳感器，光線報(bào)警選用光敏電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)，報(bào)警發(fā)聲選用蜂鳴器發(fā)聲硬件電路。

本設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容是設(shè)計(jì)一個(gè)智能視力保護(hù)器。它具備以下功能和特點(diǎn)：

（1）當(dāng)使用者臉部與讀物之間的距離小于設(shè)定距離時(shí)，電路將發(fā)出聲音提示；

（2）當(dāng)讀寫(xiě)環(huán)境光線強(qiáng)度低于設(shè)定值時(shí)，電路將發(fā)出聲音提示；

（3）電路可靠，做出實(shí)物能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的功能。真正幫助學(xué)生做到國(guó)家教委規(guī)定：學(xué)生在讀寫(xiě)時(shí)，應(yīng)在一定亮度下，眼離讀物一尺，身離書(shū)桌一拳。

2 總體方案設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用STC89C52單片機(jī)作為多功能視力保護(hù)器的核心控制單元，本系統(tǒng)通過(guò)光敏電阻采集光線信號(hào)，通過(guò)AD采集光線信號(hào)的強(qiáng)弱，把光線強(qiáng)度等級(jí)化，通過(guò)設(shè)定報(bào)警等級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)報(bào)警；利用超聲波測(cè)距傳感器測(cè)出人臉部與桌面的距離，當(dāng)小于設(shè)定距離時(shí)發(fā)出報(bào)警聲提醒；通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器計(jì)時(shí)，當(dāng)使用達(dá)到45分鐘時(shí)電路自動(dòng)發(fā)出聲音提示，提醒使用者注意休息；系統(tǒng)采用的報(bào)警電路由三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器組成。系統(tǒng)總體的設(shè)計(jì)方框圖如圖1所示。

3 硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的硬件電路圖如圖2所示，包含主控制器模塊、光照強(qiáng)度檢測(cè)模塊、報(bào)警提示模塊、按鍵電路、坐姿檢測(cè)模塊、顯示模塊。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案

該方案的編程思路是先確定主程序，之后根據(jù)各硬件電路功能來(lái)設(shè)計(jì)子程序模塊，最后再將各模塊嵌入主程序中。這樣編程結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由于子程序模塊與硬件電路一一對(duì)應(yīng)，所以調(diào)試起來(lái)十分方便。

系統(tǒng)的軟件總流程圖如圖9所示。

當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)始工作后，首先進(jìn)行初始化。然后進(jìn)行對(duì)光照、距離、定時(shí)的判定，若光照、距離、定時(shí)超出設(shè)定值，進(jìn)入報(bào)警系統(tǒng)，報(bào)警結(jié)束后返回繼續(xù)判斷。若未達(dá)到，直接返回去再判定。

5 總結(jié)

本次設(shè)計(jì)在硬件上完成了一個(gè)STC89C52單片機(jī)的視力保護(hù)器的設(shè)計(jì)，并在此平臺(tái)上用單片機(jī)C語(yǔ)言進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)測(cè)試，基本滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)，可以完成各項(xiàng)基本功能。本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)空間大，使用靈活，便于用戶擴(kuò)展功能。本文創(chuàng)新點(diǎn)主要為利用單片機(jī)設(shè)計(jì)視力保護(hù)器的思想，增加了單片機(jī)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。利用光敏電阻電路檢測(cè)光照，通過(guò)超聲波傳感器模塊幫助學(xué)生保持正確坐姿進(jìn)而校正其視力，簡(jiǎn)單方便且不會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)穩(wěn)定性方面的問(wèn)題；盡可能發(fā)揮系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，可以方便向其他功能擴(kuò)展，也就是利用平臺(tái)優(yōu)勢(shì)可以衍生更多功能。實(shí)物如圖10。

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