基于MSP430單片機(jī)的智能視力保護(hù)儀的設(shè)計(jì)

王啟強(qiáng) 劉文彬 東南大學(xué)成賢學(xué)院

基于MSP430單片機(jī)的智能視力保護(hù)儀的設(shè)計(jì)

王啟強(qiáng) 劉文彬 東南大學(xué)成賢學(xué)院

本設(shè)計(jì)是基于msp430單片機(jī)設(shè)計(jì)的一款具有多功能的視力保護(hù)儀，微處理器對(duì)距離、光強(qiáng)度、溫度、時(shí)間等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與處理，實(shí)現(xiàn)多傳感器數(shù)據(jù)融合，以達(dá)到對(duì)視力的最大保護(hù)。本設(shè)計(jì)的主控芯片采用具有超低功耗的msp430f169單片機(jī)，節(jié)約能源，系統(tǒng)穩(wěn)定，工作可靠，使用良好。

保護(hù)視力 msp430單片機(jī) 傳感器數(shù)據(jù)融合

據(jù)調(diào)查，我國(guó)兒童和青少年近視發(fā)生率呈上升趨勢(shì)。其實(shí)大多數(shù)人還是由于近距離用眼時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，用眼環(huán)境光線不良等問(wèn)題造成的。市場(chǎng)上也出現(xiàn)各式各樣的視力保護(hù)裝置，如背背佳，坐姿矯正器等，都有點(diǎn)強(qiáng)制性，影響活動(dòng)自由。所以我們以人為本，設(shè)計(jì)了本設(shè)備智能提醒，通過(guò)人的主動(dòng)調(diào)整，糾正坐姿，合理用眼，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，從而達(dá)到保護(hù)視力的目的。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要由msp430f169單片機(jī)主控模塊、人體紅外模塊、超聲波測(cè)距模塊、光線檢測(cè)模塊、智能提醒模塊、環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)模塊、TFT顯示屏模塊、電源模塊等組成。本系統(tǒng)可通過(guò)電池獨(dú)立供電，方便使用。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

2 硬件部分設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用的是MSP430f169單片機(jī)——美國(guó)德州儀器公司設(shè)計(jì)的具有超低功耗的16位精簡(jiǎn)指令集單片機(jī)，此芯片片上資源豐富，且具有超低功耗的特點(diǎn)。被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活中，6000萬(wàn)個(gè)msp430微處理器才相當(dāng)于一個(gè)100瓦燈泡的功耗。

系統(tǒng)通過(guò)人體紅外模塊可以檢測(cè)當(dāng)前是否有人在學(xué)習(xí)，有人在系統(tǒng)前則自動(dòng)開(kāi)機(jī)工作，當(dāng)人離開(kāi)后系統(tǒng)進(jìn)入休眠模式即超低功耗模式下進(jìn)行待機(jī)。通過(guò)超聲波傳感器可以實(shí)時(shí)檢測(cè)用戶與書本的距離，當(dāng)用戶眼睛到書本的距離低于設(shè)定值時(shí)進(jìn)行提醒。讓用戶主動(dòng)改變坐姿，從而達(dá)到保護(hù)視力的目的。用戶也可自行調(diào)節(jié)超聲波傳感器角度及距離閾值，以適應(yīng)不同的用戶。因?yàn)槌暡y(cè)距會(huì)受到溫度的影響，系統(tǒng)通過(guò)把溫度數(shù)據(jù)與超聲波測(cè)量進(jìn)行融合，從而使測(cè)距更為準(zhǔn)確。光敏傳感器可以檢測(cè)當(dāng)前環(huán)境光強(qiáng)度，當(dāng)環(huán)境光線過(guò)暗時(shí)自動(dòng)打開(kāi)LED燈進(jìn)行補(bǔ)光，當(dāng)光線過(guò)強(qiáng)時(shí)則提醒用戶注意調(diào)整。時(shí)鐘模塊主要是用來(lái)記錄用戶的學(xué)習(xí)時(shí)間，當(dāng)用戶的學(xué)習(xí)時(shí)間超過(guò)45分鐘時(shí)，系統(tǒng)將進(jìn)行提醒用戶長(zhǎng)時(shí)間的學(xué)習(xí)應(yīng)注意休息，從而達(dá)到保護(hù)視力的目的。系統(tǒng)還會(huì)自動(dòng)將個(gè)時(shí)段的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到SD卡中，通過(guò)顯示屏及按鍵可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，可實(shí)時(shí)查看當(dāng)前學(xué)習(xí)的相關(guān)數(shù)據(jù)，也可以查看近期學(xué)習(xí)的歷史數(shù)據(jù)。

3 軟件部分設(shè)計(jì)

系統(tǒng)程序?qū)儆趩尉€程運(yùn)行，主要有main函數(shù)、超聲波測(cè)距函數(shù)、人體紅外函數(shù)、時(shí)鐘函數(shù)、溫度采集函數(shù)及顯示函數(shù)。系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行后首先進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的初始化設(shè)置，然后首先運(yùn)行人體紅外部分的子程序，判斷是否有人，無(wú)人則進(jìn)入休眠，有人則進(jìn)行測(cè)距、光線及溫度檢測(cè)、計(jì)時(shí)并顯示，當(dāng)有指標(biāo)不符合時(shí)進(jìn)行提醒。系統(tǒng)程序流程圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)程序流程圖

4 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的智能視力保護(hù)儀，為大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目，經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)制作后，各模塊功能完善，能夠很好地對(duì)學(xué)習(xí)時(shí)不正確的坐姿、光線不良、長(zhǎng)時(shí)間學(xué)習(xí)等進(jìn)行提醒，讓用戶養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，基本達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。本設(shè)計(jì)區(qū)別于市場(chǎng)上功能單一的糾姿器，更加人性化、智能化。對(duì)青少年視力的保護(hù)有一定的意義。

[1]張玉鳳、李水蓮.基于51單片機(jī)的紅外視力保護(hù)儀的設(shè)計(jì).電子制作2015.8

[2]華成英.模擬電子技術(shù)基本教程.清華大學(xué)出版社,2015

[3]于娟.三部門發(fā)文加強(qiáng)兒童和青少年近視防控.中國(guó)醫(yī)藥報(bào).2016.11

王啟強(qiáng)（1996.04-），男，安徽蕪湖人，漢族，本科，東南大學(xué)成賢學(xué)院電子與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，在讀生，研究學(xué)科：自動(dòng)化專業(yè)。