鐘國強+解大琴

摘 要： 本論文闡述了一種基于單片機的智能視力保護(hù)器的設(shè)計。該設(shè)計以89C52為核心，可實現(xiàn)距離監(jiān)測、光強監(jiān)測、學(xué)習(xí)時間監(jiān)測及報警等功能，通過LCD顯示各種參數(shù)信息，并能在線修改各個參數(shù)初值來適應(yīng)不同使用者的需求。測距是利用超聲波傳感器來實現(xiàn)，光強檢測是通過光敏元件實現(xiàn)，定時功能由89C52單片機定時器實現(xiàn)的。軟件利用C語言進(jìn)行編程，并采用模塊化的設(shè)計思路。該系統(tǒng)具有簡單實用的特征，對青少年視力保護(hù)具有很好的效果。

關(guān)鍵詞： STC89C52；超聲波；視力保護(hù)

1 設(shè)計要求

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

本設(shè)計的研究內(nèi)容是設(shè)計一個智能視力保護(hù)器。它具備以下功能和特點：

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

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

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

2 總體方案設(shè)計

系統(tǒng)采用STC89C52單片機作為多功能視力保護(hù)器的核心控制單元，本系統(tǒng)通過光敏電阻采集光線信號，通過AD采集光線信號的強弱，把光線強度等級化，通過設(shè)定報警等級來實現(xiàn)報警；利用超聲波測距傳感器測出人臉部與桌面的距離，當(dāng)小于設(shè)定距離時發(fā)出報警聲提醒；通過單片機內(nèi)部定時器計時，當(dāng)使用達(dá)到45分鐘時電路自動發(fā)出聲音提示，提醒使用者注意休息；系統(tǒng)采用的報警電路由三極管驅(qū)動蜂鳴器組成。系統(tǒng)總體的設(shè)計方框圖如圖1所示。

3 硬件實現(xiàn)及單元電路設(shè)計

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

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計方案

該方案的編程思路是先確定主程序，之后根據(jù)各硬件電路功能來設(shè)計子程序模塊，最后再將各模塊嵌入主程序中。這樣編程結(jié)構(gòu)簡單，由于子程序模塊與硬件電路一一對應(yīng)，所以調(diào)試起來十分方便。

系統(tǒng)的軟件總流程圖如圖9所示。

當(dāng)系統(tǒng)開始工作后，首先進(jìn)行初始化。然后進(jìn)行對光照、距離、定時的判定，若光照、距離、定時超出設(shè)定值，進(jìn)入報警系統(tǒng)，報警結(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)計在硬件上完成了一個STC89C52單片機的視力保護(hù)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(kuò)展功能。本文創(chuàng)新點主要為利用單片機設(shè)計視力保護(hù)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，通過超聲波傳感器模塊幫助學(xué)生保持正確坐姿進(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；盡可能發(fā)揮系統(tǒng)優(yōu)勢，可以方便向其他功能擴(kuò)展，也就是利用平臺優(yōu)勢可以衍生更多功能。實物如圖10。

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