王杰 楊舒寒 廖秋蘭

摘要：本文闡述了一款可隨時監(jiān)測外界狀態(tài)的智能手機(jī)支架的設(shè)計。該設(shè)計以89C52為核心，多個傳感器混合，可實現(xiàn)手機(jī)供電，人與手機(jī)距離、手機(jī)溫度、外界光強(qiáng)實時監(jiān)測及報警等功能，系統(tǒng)外接的LCD還可隨時修改各個參數(shù)的初值以適應(yīng)不同的使用者。該設(shè)計簡單實用，方便人們生活的同時也可保護(hù)手機(jī)用戶的身心健康。

關(guān)鍵詞：手機(jī)支架；單片機(jī)；傳感器

一、引言

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)程的加快，智能手機(jī)的普及已勢不可當(dāng)，手機(jī)在我們現(xiàn)在的社會當(dāng)中占據(jù)著重要的地位。作為手機(jī)的附屬產(chǎn)品，手機(jī)支架蘊含了巨大的市場。據(jù)調(diào)查，現(xiàn)在手機(jī)支架越來越趨于多功能化，例如，磁吸式多功能手機(jī)支架小巧便捷，想粘哪粘哪，膠也相對穩(wěn)固，在車內(nèi)也比較好看，圓球可以360度旋轉(zhuǎn)，所以你想怎么旋轉(zhuǎn)手機(jī)都可以。多功能懶人支架無論是在辦公忙碌時、休閑娛樂時，無論是在桌上、茶幾、床頭、還是椅子上都可以方便使用。功能的多樣與完善讓多功能手機(jī)支架行業(yè)前景可觀。本論文主要闡述了一款可以實時監(jiān)測外界環(huán)境和手機(jī)狀況的智能手機(jī)支架設(shè)計，其結(jié)構(gòu)簡單，實用性強(qiáng)。

二、系統(tǒng)設(shè)計

該系統(tǒng)的核心控制單元是AT89C52，系統(tǒng)自帶移動電源可以隨時為手機(jī)供電；通過DS18b20實時監(jiān)測手機(jī)及環(huán)境溫度；光敏電阻采集光線信號，通過AD0832采集光線信號的強(qiáng)弱，把光線強(qiáng)度等級化，通過設(shè)定報警等級來實現(xiàn)報警；光線過暗時可開啟背后的LED燈以保護(hù)視力；單片機(jī)內(nèi)部定時器可設(shè)定學(xué)習(xí)時間，督促使用者注意休息；利用超聲波測距傳感器測出人臉部與手機(jī)的距離，當(dāng)小于設(shè)定距離時發(fā)出報警聲提醒用戶以保護(hù)視力；采用ADC高性價比鍵盤。

2.1 硬件設(shè)計

2.1.1移動電源設(shè)計

本設(shè)計亮點之一為采用USB供電，系統(tǒng)內(nèi)置移動電源通過穩(wěn)壓芯片后在給單片機(jī)和各模塊持續(xù)供電的情況下還可以同時為手機(jī)充電。

2.1.2按鍵電路

系統(tǒng)采用ADC鍵盤來設(shè)定參數(shù)，芯片采用ADC0832。四個按鍵相互配合，能夠方便的調(diào)試系統(tǒng)。電路如圖1所示。

第1個鍵：開啟定時器

第2個鍵：自增鍵

第3個鍵：自減鍵

第4個鍵：切換設(shè)置鍵（進(jìn)入調(diào)試界面）

2.1.3 超聲波測距模塊

超聲波測距的方法有多種：如往返時間檢測法、相位檢測法、聲波幅值檢測法。本設(shè)計采用往返時間檢測法測距。如圖2所示。考慮到溫度對聲波速度的影響，我們對超聲波傳播速度加以修正以減小誤差式中T為實際溫度°C。

V=331.4+0.607T （公式2-1）

由于AT89C51單片機(jī)時間分辨率不是很高（晶振頻率為12MHz時，時間分辨率為1μs），加之單片機(jī)查詢發(fā)射波與回波，或利用發(fā)射波與回波觸發(fā)中斷再通過程序啟停內(nèi)部定時器均需要一定的時間，所以這種類型的測距系統(tǒng)的誤差都較大，導(dǎo)致其性能在某些場合下不能滿足要求。因此我們引入專用的定時/計數(shù)器8254進(jìn)行計時，可在很大程度上提高測距系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。8254的每個定時器都有一個控制口GATE，可利用發(fā)射波與回波直接啟停該定時器，而不必把發(fā)射波與回波接至單片機(jī)，通過查詢或中斷再啟停定時器，這樣即可提高測距系統(tǒng)的響應(yīng)速度，減少了系統(tǒng)自身的誤差，提高準(zhǔn)確度。

2.2系統(tǒng)軟件設(shè)計方案

2.2.1 系統(tǒng)主程序流程圖

系統(tǒng)的軟件總流程圖如圖3所示。

程序采用模塊化的設(shè)計思路，簡單明了便與調(diào)試。當(dāng)系統(tǒng)開始工作后，首先進(jìn)行初始化。然后進(jìn)行對距離、光照強(qiáng)度、手機(jī)溫度、娛樂時間的判定，若超出設(shè)定值，蜂鳴器報警。若未達(dá)到，直接返回去再判定。

三、模型

整個支架（大?。┎捎每ㄍㄐ蜗蟆Ｆ渲?，白色帽子為蜂鳴器報警，當(dāng)手機(jī)溫度過高時，會發(fā)出蜂鳴聲；人物眼睛為超聲波模塊，可隨時監(jiān)測人眼到手機(jī)的距離；鼻子為光敏電阻；腰部的USB接口可提供手機(jī)供電功能；左手帶有溫度傳感器實時監(jiān)測手機(jī)溫度；胸部為LCD液晶顯示屏，可顯示調(diào)試界面，下方的按鈕可供用戶隨時調(diào)節(jié)。手機(jī)可任意旋轉(zhuǎn)放置，為用戶提供舒適的手機(jī)體驗。

四、結(jié)論

該設(shè)計基于單片機(jī)及多個傳感器模塊，實現(xiàn)了一款可以實時監(jiān)測外界環(huán)境和手機(jī)狀況的智能手機(jī)支架設(shè)計，其結(jié)構(gòu)簡單，實用性強(qiáng)。經(jīng)過測試，可實現(xiàn)定時、溫度監(jiān)測、手機(jī)供電、超聲波測距、光強(qiáng)檢測、蜂鳴器報警等功能。本系統(tǒng)成本低廉、開發(fā)空間大、使用靈活，用戶還可更具自身需要自行拓展功能，在保護(hù)用戶視力的同時督促其勞逸結(jié)合，合理安排時間。

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2017年成都理工大學(xué)國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（項目編號201710616017