智能視力保護器的設計

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器的設計。該設計以89C52為核心，可實現距離監測、光強監測、學習時間監測及報警等功能，通過LCD顯示各種參數信息，并能在線修改各個參數初值來適應不同使用者的需求。測距是利用超聲波傳感器來實現，光強檢測是通過光敏元件實現，定時功能由89C52單片機定時器實現的。軟件利用C語言進行編程，并采用模塊化的設計思路。該系統具有簡單實用的特征，對青少年視力保護具有很好的效果。

關鍵詞： STC89C52；超聲波；視力保護

1 設計要求

本設計是以單片機為核心的主體電路，實現定時、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行設計，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行參數計算后再選擇；其次是設計整個電路，并在計算機上對各單元電路進行相應功能的調試仿真。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，報警發聲選用蜂鳴器發聲硬件電路。

本設計的研究內容是設計一個智能視力保護器。它具備以下功能和特點：

（1）當使用者臉部與讀物之間的距離小于設定距離時，電路將發出聲音提示；

（2）當讀寫環境光線強度低于設定值時，電路將發出聲音提示；

（3）電路可靠，做出實物能夠實現相應的功能。真正幫助學生做到國家教委規定：學生在讀寫時，應在一定亮度下，眼離讀物一尺，身離書桌一拳。

2 總體方案設計

系統采用STC89C52單片機作為多功能視力保護器的核心控制單元，本系統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，通過設定報警等級來實現報警；利用超聲波測距傳感器測出人臉部與桌面的距離，當小于設定距離時發出報警聲提醒；通過單片機內部定時器計時，當使用達到45分鐘時電路自動發出聲音提示，提醒使用者注意休息；系統采用的報警電路由三極管驅動蜂鳴器組成。系統總體的設計方框圖如圖1所示。

3 硬件實現及單元電路設計

系統的硬件電路圖如圖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 系統軟件設計方案

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

系統的軟件總流程圖如圖9所示。

當系統開始工作后，首先進行初始化。然后進行對光照、距離、定時的判定，若光照、距離、定時超出設定值，進入報警系統，報警結束后返回繼續判斷。若未達到，直接返回去再判定。

5 總結

本次設計在硬件上完成了一個STC89C52單片機的視力保護器的設計，并在此平臺上用單片機C語言進行軟件設計，經過測試，基本滿足設計目標，可以完成各項基本功能。本系統開發空間大，使用靈活，便于用戶擴展功能。本文創新點主要為利用單片機設計視力保護器的思想，增加了單片機在現實生活中的應用。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生保持正確坐姿進而校正其視力，簡單方便且不會產生系統穩定性方面的問題；盡可能發揮系統優勢，可以方便向其他功能擴展，也就是利用平臺優勢可以衍生更多功能。實物如圖10。

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