梁宵 楊志偉 王鵬程 李慶林 程熠
摘 要:近年來,我國青少年近視率大大增加。對此本文提出了一種以單片機為核心的視力保護及身姿喬正器設(shè)計。 本文利用大學(xué)三年課堂中所學(xué)習(xí)的的一些理論知識和實訓(xùn)課中所學(xué)到的實踐能力,以STC89C52單片機為核心元器件,圍繞它進(jìn)行硬件電路設(shè)計和軟件程序設(shè)計。其中硬件電路有,整體電路的核心單片機最小系統(tǒng)電路、用來檢測書寫距離的超聲波檢測電路、用來檢測學(xué)習(xí)時光線強弱的光線檢測電路、用來作為顯示設(shè)備的LCD1602液晶顯示電路、以及用來作為提醒報警的蜂鳴器LED提醒電路。軟件程序方面,本設(shè)計主要利用單片機C語言作為軟件語言,其中比較主要的有超聲波模塊驅(qū)動程序、定時報警程序、LCD1602液晶屏驅(qū)動程序等。本設(shè)計以我們大學(xué)三年所學(xué)的單片機原理與接口技術(shù)、C語言程序設(shè)計、數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)等課堂里的知識和我自學(xué)的傳感器等知識為主要理論依據(jù),具體就多功能視力保護器的理論與硬件設(shè)計進(jìn)行了研究。
關(guān)鍵詞:單片機原理與接口技術(shù);傳感器技術(shù);C語言程序設(shè)計;數(shù)字電子技術(shù)
1引言
眼睛是心靈的窗戶,一個良好的視力是每一個人所希望擁有的,但是根據(jù)我國最新的統(tǒng)計顯示,我國青少年近視率居世界之首,在青少年近視群體中,高中生的近視檢出率最高,達(dá)72.8%。小學(xué)生、初中生近視率分別為39.05%和64.3%,分別比十年前提高25.7%和26.86%。而在最近回收的網(wǎng)絡(luò)問卷“你覺得造成你眼睛近視的主要原因是什么”選項中,選擇“寫字看書姿勢不正確的”占了最大的比列52.4%。由此可以看出,中國學(xué)生視力低下的狀況十分嚴(yán)重,而寫字看書姿勢不正確和看書寫作業(yè)的時間太長是導(dǎo)致中小學(xué)生近視的主要原因。
2研究背景與意義
大部分中小學(xué)生,由于學(xué)生缺乏自覺意識,家長和老師又不能時時守在身邊加以提醒,不良的閱讀寫字習(xí)慣一旦養(yǎng)成就很難改掉,日復(fù)一日的惡性循環(huán)使許多學(xué)生過早的架上眼鏡,不僅在生活上很不方便,在孩子的心理上也會留下深刻的陰影。同時中小學(xué)生時代是孩子身體成長的旺盛時期,坐姿和讀寫姿勢不正確,會影響到孩子骨骼的健康成長,很容易引起脊椎彎曲或側(cè)彎變,造成含胸駝背,不僅影響形象,并且在以后的招飛、參軍,以及很多要求形象的工作上面都大大吃虧,對孩子的前途影響甚遠(yuǎn)。
3預(yù)計功能
本產(chǎn)品叫做視力保護及身姿喬正器,它主要的功能就是保護使用者的視力和糾正使用者不正確的學(xué)習(xí)姿勢,幫助學(xué)生做到國家教委規(guī)定:學(xué)生在讀寫時,應(yīng)在合適的亮度下,眼離讀物一尺,身離書桌一拳。保護青少年的身心健康。
(1)當(dāng)使用者臉部與桌面之間的距離小于30CM時,電路將發(fā)出聲音提示;
(2)當(dāng)讀寫環(huán)境光線照度不足時,電路將發(fā)出聲音提示;
(3)當(dāng)使用時間達(dá)到45分鐘時,電路自動發(fā)出提示,提醒使用者注意休息;
(4)電路測光報警的靈敏度可調(diào);
(5)電路可靠,做出實物能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的功能。
4單片機最小系統(tǒng)電路
單片機最小系統(tǒng)是整個設(shè)計的核心,可稱之為大腦,或者心臟,其中又細(xì)分為單片機、復(fù)位電路、晶振電路。
本產(chǎn)品使用的是STC89C52單片機,這款單片機有4組32個io口,一個8位數(shù)據(jù)總線接口,一個串口,一個外部中斷輸入,功能上完全滿足本產(chǎn)品的設(shè)計要求,并且價格較低,通用性強。
復(fù)位電路使用的是手動按鍵復(fù)位,由一個按鍵和一個10uf的電解電容及一個10k的色環(huán)電阻并聯(lián)接到單片機的RST腳上。用來使電路恢復(fù)到起始狀態(tài)。
晶振電路,由一個12.000hz的晶體振蕩器,兩個20pf的瓷片電容組成,與單片機的XTAL1、XTAL2兩個引腳連接。用來給單片機提供穩(wěn)定的時鐘信號,使單片機的每一條指令都能夠嚴(yán)格按照機器周期來執(zhí)行。
5光線檢測電路
光線檢測電路由光敏電阻,2k色環(huán)電阻和JR42AH型AD轉(zhuǎn)換芯片組成。光敏電阻將檢測到的光線強弱的模擬量經(jīng)芯片CH0腳輸入芯片,通過AD轉(zhuǎn)換芯片的處理變成數(shù)字量,再通過芯片CLK、DO、DI三個引腳將信息傳送到單片機P15、P16兩個引腳當(dāng)中。當(dāng)光線發(fā)生變化時,光敏電阻的阻值也就不同,然后分得的電壓也不同。經(jīng)過AD采集后就可以得到各種光照強度下的電壓值。從而設(shè)定出理想的光線強度報警值。
6程序設(shè)計
本設(shè)計采用c語言編寫。c語言是一種計算機程序設(shè)計語言。它既有高級語言的特點,又具有匯編語言的特點。它可以作為系統(tǒng)設(shè)計語言,編寫工作系統(tǒng)應(yīng)用程序,也可以作為應(yīng)用程序設(shè)計語言,編寫不依賴計算機硬件的應(yīng)用程序。本產(chǎn)品主要程序都是利用C語言編寫。主要有:超聲波模塊驅(qū)動程序、LCD1602液晶屏驅(qū)動程序、AD轉(zhuǎn)換程序、定時報警程序、按鍵程序,延時程序等。
7結(jié)論
本次畢業(yè)設(shè)計硬件上完成了一個STC89C52單片機的視力保護器的設(shè)計,并在此平臺上用單片機C語言進(jìn)行軟件設(shè)計,經(jīng)過測試,基本滿足設(shè)計目標(biāo),可以完成各項基本功能。本系統(tǒng)開發(fā)空間大,使用靈活,便于用戶擴展功能。當(dāng)然,由于時間關(guān)系,本次設(shè)計的系統(tǒng)也有某些不太完善的地方,有待進(jìn)一步改善。
本文探索并實現(xiàn)了多功能視力保護器設(shè)計的完整過程。,該系統(tǒng)具有很高的使用價值,很好地達(dá)到了設(shè)計的目的;
本文創(chuàng)新點:
1.發(fā)展了利用單片機設(shè)計視力保護器的思想,增加了單片機在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用。利用光敏電阻電路檢測光照,通過超聲波傳感器輔助幫組學(xué)生坐直進(jìn)而校正其視力,簡單方便且不會產(chǎn)生系統(tǒng)穩(wěn)定性方面的問題。
2.盡可能發(fā)揮系統(tǒng)優(yōu)勢,可以方便向其他功能擴展,也就是利用平臺優(yōu)勢可以衍生更多功能。
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