基于MSP430單片機的智能視力保護儀的設計

王啟強 劉文彬 東南大學成賢學院

基于MSP430單片機的智能視力保護儀的設計

王啟強 劉文彬 東南大學成賢學院

本設計是基于msp430單片機設計的一款具有多功能的視力保護儀，微處理器對距離、光強度、溫度、時間等數據進行采集與處理，實現多傳感器數據融合，以達到對視力的最大保護。本設計的主控芯片采用具有超低功耗的msp430f169單片機，節約能源，系統穩定，工作可靠，使用良好。

保護視力 msp430單片機 傳感器數據融合

據調查，我國兒童和青少年近視發生率呈上升趨勢。其實大多數人還是由于近距離用眼時間過長，用眼環境光線不良等問題造成的。市場上也出現各式各樣的視力保護裝置，如背背佳，坐姿矯正器等，都有點強制性，影響活動自由。所以我們以人為本，設計了本設備智能提醒，通過人的主動調整，糾正坐姿，合理用眼，養成良好的學習習慣，從而達到保護視力的目的。

1 系統總體設計

本系統主要由msp430f169單片機主控模塊、人體紅外模塊、超聲波測距模塊、光線檢測模塊、智能提醒模塊、環境溫度監測模塊、TFT顯示屏模塊、電源模塊等組成。本系統可通過電池獨立供電，方便使用。系統整體結構圖如圖1所示。

圖1 系統整體結構圖

2 硬件部分設計

本系統采用的是MSP430f169單片機——美國德州儀器公司設計的具有超低功耗的16位精簡指令集單片機，此芯片片上資源豐富，且具有超低功耗的特點。被廣泛應用于生產生活中，6000萬個msp430微處理器才相當于一個100瓦燈泡的功耗。

系統通過人體紅外模塊可以檢測當前是否有人在學習，有人在系統前則自動開機工作，當人離開后系統進入休眠模式即超低功耗模式下進行待機。通過超聲波傳感器可以實時檢測用戶與書本的距離，當用戶眼睛到書本的距離低于設定值時進行提醒。讓用戶主動改變坐姿，從而達到保護視力的目的。用戶也可自行調節超聲波傳感器角度及距離閾值，以適應不同的用戶。因為超聲波測距會受到溫度的影響，系統通過把溫度數據與超聲波測量進行融合，從而使測距更為準確。光敏傳感器可以檢測當前環境光強度，當環境光線過暗時自動打開LED燈進行補光，當光線過強時則提醒用戶注意調整。時鐘模塊主要是用來記錄用戶的學習時間，當用戶的學習時間超過45分鐘時，系統將進行提醒用戶長時間的學習應注意休息，從而達到保護視力的目的。系統還會自動將個時段的學習數據存儲到SD卡中，通過顯示屏及按鍵可以實現人機交互，可實時查看當前學習的相關數據，也可以查看近期學習的歷史數據。

3 軟件部分設計

系統程序屬于單線程運行，主要有main函數、超聲波測距函數、人體紅外函數、時鐘函數、溫度采集函數及顯示函數。系統開始運行后首先進行相關參數的初始化設置，然后首先運行人體紅外部分的子程序，判斷是否有人，無人則進入休眠，有人則進行測距、光線及溫度檢測、計時并顯示，當有指標不符合時進行提醒。系統程序流程圖如圖2所示。

圖2 系統程序流程圖

4 結語

本文設計的智能視力保護儀，為大學生創新實踐項目，經過精心設計制作后，各模塊功能完善，能夠很好地對學習時不正確的坐姿、光線不良、長時間學習等進行提醒，讓用戶養成良好的學習習慣，基本達到預期目標。本設計區別于市場上功能單一的糾姿器，更加人性化、智能化。對青少年視力的保護有一定的意義。

[1]張玉鳳、李水蓮.基于51單片機的紅外視力保護儀的設計.電子制作2015.8

[2]華成英.模擬電子技術基本教程.清華大學出版社,2015

[3]于娟.三部門發文加強兒童和青少年近視防控.中國醫藥報.2016.11

王啟強（1996.04-），男，安徽蕪湖人，漢族，本科，東南大學成賢學院電子與計算機工程學院，在讀生，研究學科：自動化專業。