李鋼

（廣州鉅龍包裝設備有限公司 廣東省廣州市 511442）

隨著現代社會電子產品的高速發(fā)展，在給人們的生活、學習、工作帶來方便的同時，也相應的帶來了諸多負面作用，比如長時間的用眼，導致眼睛的疲勞,錯誤的用眼坐姿等，都對眼睛造成了極大的傷害[1]。同時手機、電腦、電視機、游戲機，也帶來了一系列的影響，進而引發(fā)青少年的近視，導致近視眼的大量出現。近視已經成為當今世界范圍內發(fā)病率較高的眼病之一，如何保護視力已經引起了社會各界的廣泛關注。尤其對中小學生來說沉重的學業(yè)是導致青少年視力下降的重要因素之一，2018年8月我國發(fā)布首份《義務教育質量監(jiān)測報告》（以下簡稱報告）。報告指出學生視力不良問題突出，四年級、八年級學生視力不良檢出率分別為36.5%和65.3%[2]，我國青少年近視率已經高居世界第一，學業(yè)和應試教育的壓力讓青少年長期處于近距離的學習狀態(tài)，并養(yǎng)成了不良的用眼習慣，保護青少年視力已十分重要。因此，本文設計了一款基于STC15f2k60s2 單片機智能語音提示視力保護儀,主要采用超聲波模塊、光線強度檢測模塊、語音播放模塊實現本系統(tǒng)的功能。系統(tǒng)總體的設計方框圖如圖1 所示。

圖1：系統(tǒng)總體方框圖

圖2：單片機最小系統(tǒng)電路

1 硬件實現及單元電路設計

本設計的硬件電路主要包括三個部分：主控模塊控制電路部分；語音播放電路部分；電源電路部分。其中主控模塊控制電路部分主要負責用眼等方面的控制，包括燈亮度、坐姿糾正等功能；而語音處理模塊則包括文本語音播放模塊的驅動和控制；電源部分主要負責整個系統(tǒng)的供電。

1.1 主控電路模塊

處理器單片機STC15f2k60s2 最小系統(tǒng)：單片機內部有2 個16位的定時/計數器。內部機構電路如圖2 所示。

圖3：光照采集電路

圖4：超聲波模塊電路

圖5：文本語音播報模塊電路

圖6：電源電路

單片機主要負責燈控制、處理部分的功能，包括：

（1）輸出PWM 控制臺燈的通斷和亮度。

（2）驅動超聲波模塊進行測距，同時判斷人體與臺燈的距離是否適中，否則進行發(fā)送報警信號到文本語音模塊進行語音提醒。

（3）處理人體紅外感應模塊的信號[3]。

控制人體接近時臺燈的點亮和人離開一定時間時臺燈的熄滅。

1.1.1 光照強度檢測電路

光照強度檢測采用光敏電阻進行檢測，光敏電阻的阻值會隨著光照強度而改變，通過不同的電阻值轉換成不同的電壓值，經過AD 采集后就可以得到各種光照強度下的數量值。ADC0832 是美國國家半導體公司生產的一種8 位分辨率、雙通道A/D 轉換芯片。由于它體積小，兼容性，性價比高而深受單片機愛好者及企業(yè)歡迎，已經有很高的普及率。電路如圖3 所示。

1.1.2 超聲波坐姿測距電路

坐姿測距采用HC-RS04 超聲波模塊， HC-SR04 超聲波測距模塊可提供2cm-400cm 的非接觸式距離感測功能，測距精度可達高到3mm；模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。像智能小車的測距以及轉向，或是一些項目中，常常會用到。智能小車測距可以及時發(fā)現前方的障礙物，使智能小車可以及時轉向，避開障礙物。超聲波模塊電路如圖4 所示。

1.2 文本語音播報電路模塊

主要由文本語音播報模塊和喇叭構成，這是我們最常見的音頻放大電路，連接電路如圖5 所示，主要功能完成單片機程序中固定的提示內容文本內容的播報。

1.3 電源電路模塊

電源電路如圖6 所示。

主要完成整個系統(tǒng)的供電、充電功能。同時內置充電寶模塊，提供2 個外擴的USB 充電口。

2 系統(tǒng)軟件設計方案

如圖7 所示為系統(tǒng)坐姿檢測超聲波測量主程序流程圖。

3 結論

圖7：超聲波測距子程序流程圖

本文設計了一種基于STC15f2k60s2 單片機的智能語音視力保護儀。該設計能通過智能語音提醒讀寫者在讀寫過程控制讀寫距離并環(huán)境亮度的調節(jié)，改變不良習慣，緩解視力下降。該設計使用STC15f2k60s2 單片機主控芯片進行控制，主要有：主控電路模塊（光照強度檢測電路、超聲波坐姿測距模塊電路）；文本語音播報電路模塊；電源電路模塊構成。其價格低廉、功能較齊全，該電路設計的光靈敏度高，精確穩(wěn)定可靠，實用性強，有很好的擴展性和實用性。