劉芃

普通鏡子只能照見(jiàn)人的正臉，如果想照側(cè)臉就要轉(zhuǎn)頭斜視，但這樣不能看到真實(shí)的自己。也可以準(zhǔn)備兩面鏡子，一面正對(duì)自己，一面?zhèn)葘?duì)自己，與自己側(cè)身成90度，這時(shí)望向正對(duì)自己的鏡子就能看到自己的側(cè)臉，調(diào)整角度也可以照見(jiàn)自己的后面，但使用非常不便。

所以，我開(kāi)展了智能可變角度化妝鏡的研究。

一、鏡子成像原理

1.光學(xué)特性

鏡面對(duì)光線的反射服從反射定律，其反射能力取決于入射光線的角度、鏡面的光滑度和所鍍金屬膜的性質(zhì)。與鏡面垂直的假想線被稱為法線，入射線與法線的夾角和反射線與法線的夾角相等。

平面鏡前的物體在鏡后成正立的虛像，像與鏡面的距離和物體與鏡面的距離相等。如果想從鏡中看到全身像，鏡子至少要有本人身高的一半。凹面鏡的反射面朝向曲率中心。

2.聚焦

平行光線入射到凹面鏡反射后聚集到焦點(diǎn)（f），焦點(diǎn)位置在曲率中心（c）與鏡面距離的1/2處。如可將烹飪器放在大凹面鏡焦點(diǎn)位置接受太陽(yáng)光聚集加熱，使其成為太陽(yáng)灶。物體在曲率中心以外時(shí)可反射成倒立的實(shí)像，如反射望遠(yuǎn)鏡。凸面鏡的反射面背向曲率中心，物體在鏡后成縮小的正立像，可以反射大范圍的縮小景觀，如汽車后視鏡。

玻璃形成反射成像面的表面加工有化學(xué)鍍銀和真空蒸鍍兩種方法，最常用的是化學(xué)鍍銀法。

人們現(xiàn)在使用的鏡子一般按功能和適用場(chǎng)所分類，經(jīng)市場(chǎng)調(diào)查后未找到可以自動(dòng)照見(jiàn)人側(cè)臉的鏡子。

二、設(shè)計(jì)思路

固定曲率的凸面鏡照射角度和方位比較大，如果調(diào)整角度，被照到的范圍是否更大？汽車后視鏡的角度可根據(jù)駕駛者的身高、坐姿進(jìn)行調(diào)整，普通鏡子是不是也可以呢？我以紅色物體為參照物，用兩塊可調(diào)角度鏡子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

第一組實(shí)驗(yàn)中，兩塊鏡面間的夾角大于90°時(shí)，可照見(jiàn)側(cè)面物體的1/3。

第二組實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)兩塊鏡面之間的夾角為90°時(shí)，可以照見(jiàn)物體側(cè)面的100%，但需將物體置于側(cè)面鏡子長(zhǎng)寬尺寸內(nèi)。

三、設(shè)計(jì)制作

所需元件包括電源線、連接線、燈、控制單元和傳感器等。設(shè)計(jì)草圖如圖3所示。

1.硬件

硬件部分的制作如圖4、圖5、圖6。

2.單片機(jī)

我使用的是AT89C52單片機(jī)，它采用MC51單片機(jī)指令集，同時(shí)內(nèi)部有4KB的程序存儲(chǔ)、32個(gè)可編程I/O接口、兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和5個(gè)中斷源。

為了將來(lái)能方便地與上位機(jī)進(jìn)行串行通行達(dá)到遠(yuǎn)程控制，本設(shè)計(jì)采用11.592M晶振，另外兩個(gè)22P的獨(dú)石電容分別接到單片機(jī)XTAL1和XTAL2振蕩脈沖輸入接口。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位電路采用負(fù)觸發(fā)+按鈕復(fù)位電路形式。

傳感器采用模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將溫度、濕度等物理變化信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，通過(guò)單片機(jī)的IO接口讀入信號(hào)，檢測(cè)與分析當(dāng)前的狀態(tài)。

3.軟件設(shè)計(jì)

設(shè)備通電后等待按鍵或傳感器觸發(fā)，檢測(cè)到有人時(shí)，傳感器給控制觸發(fā)信號(hào)使鏡子兩側(cè)的鏡片翻轉(zhuǎn)，與主鏡片形成120°的夾角，人離開(kāi)鏡子時(shí)鏡子自動(dòng)展開(kāi)。如果按下中斷按鍵（展開(kāi)按鍵），鏡片展開(kāi)，不接收傳感器信號(hào)。

程序采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，可分成主程序、傳感器掃描程序、中斷程序、中斷處理程序和延時(shí)程序。

四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由于前期采購(gòu)的傳感器采用電感式，在單片機(jī)通電時(shí)自動(dòng)輸出信號(hào)，導(dǎo)致單片機(jī)產(chǎn)生誤動(dòng)作。為了排除上述情況，我在傳感器上增加0.15uf濾波電容，使信號(hào)不受干擾，并在軟件設(shè)計(jì)上采用重復(fù)測(cè)量對(duì)比數(shù)據(jù)來(lái)穩(wěn)定輸出。

智能可變角度化妝鏡通過(guò)紅外傳感器檢測(cè)鏡子前是否有人使用，然后控制鏡面翻折并利用太陽(yáng)能供電，可讓使用者方便地照見(jiàn)自己的側(cè)臉。（指導(dǎo)老師：潘之浩? 竇洛海）