基于嵌入式的視力保護系統設計

郭鑫　高書強

摘 要：此系統是基于嵌入式的智能視力保護系統。講解視力保護系統的硬件電路和軟件編寫，硬件由光照強度傳感器、超聲波距離傳感器、人體感應傳感器、聲光報警電路和獨立按鍵構成。當光照過暗的時候會引起蜂鳴器的報警提醒用戶周圍光線的強度。如果超聲波傳感器監測人眼離桌面過近蜂鳴器和燈光電路會發出聲音和燈光閃爍。 且用戶可以自由設置學習時間到時自動報警，系統也可以每隔四十分鐘自動報警提醒用戶休息。

0 引言

根據目前的調查顯示，在生活中青少年近視眼的患者越來越來，很多兒童和青年早早的患上近視眼這種疾病。近視眼在在所有的眼部疾病中發病率最高，近些年來引起人們的高度重視。多發群體為文字工作者或其他的近距離工作者，常見的原因有遺傳因素、后天飲食習慣、近距離工作、過度用眼、以及大量使用電子設備。近視多發于青少年，在青少年當中有很大一部分是在學習和使用電子設備中出現近視眼。此設備基于此主要矛盾開發出以下功能解決這個問題。

1 工作原理

整個系統由獨立按鍵，光照強度傳感器，超聲波測距傳感器，電源模塊，人體感應傳感器，蜂鳴器和LED燈光電路構成?？偧軜嬋鐖D：

2.硬件設計

2.1主控芯片

本設計選用STM32F103VET6微控制芯片，芯片處理速度，抗干擾能力強，價格低廉。處理傳感器傳來的各種數據進行處理判斷從而向蜂鳴器，LED燈發出信號做出聲光報警的功能。同時也可以自主設定時間按時提醒用戶，用戶也可自主設定學習和娛樂時間。

2.2超聲波測距模塊

采用HC-SR04超聲波距離傳感器，質優價廉有效距離為2CM至450CM，完全滿足設計要求，如果測量人眼距離桌面小于20CM時單片機進行判斷并做出報警。具有很高的性價比，電路設計模塊化，電力路接口簡單能夠滿足系統要求。

2.3光強度檢測模塊

經過比較分析準備采用BH1750FVI光照模塊直接輸出數字量用IIC通信方式與單片機進行通信，單片機把采集的數據經過比較和分析進行檢測和報警，獲得數據后利用單片機的內部中斷可以很好的處理數據并且及時報警。傳感器直接輸出數字量，減輕了芯片的負擔并且傳感器靈敏度比模擬傳感器靈敏度更高，綜上使用數字傳感器。

2.4人體紅外感應模塊

系統中應用人體感應紅外模塊的主要目的是在系統待機時當檢測到人時可以通過外部中斷喚醒系統，只有當系統檢測到人時才會觸發系統的附屬功能使系統更加便捷和智能。選擇HC-SR501人體紅外檢測模塊，并選擇傳感器的可重復觸發模式，當檢測到人在附近時就可以一直輸出高電平并將信號傳輸給單片機。這樣的觸發模式邏輯簡單且出錯率比較低，從而使整個系統更加的完善與智能。

2.5報警模塊

系統的蜂鳴器和LED燈主要起到提醒和警示的作用，當使用者距離桌子過近時蜂鳴器和二極管會發出鳴叫聲和燈光閃爍。使用者也可通過獨立按鍵自行制定時間，蜂鳴器同時可以發出響聲。當切換到自動模式時每四十分鐘蜂鳴器會間歇的發出響聲。兩種模式用戶可以隨意切換。

2.6人機交互

系統的人機交互模塊是LCD顯示屏和獨立按鍵，通過獨立按鍵設置自動提醒模式和人工設定模式，通過LCD顯示屏來顯示時間和人眼離桌子的距離和光照強度。使用者可以通過以上信息來進行人機交互。從而設置合理時間調整最佳坐姿和光線強度。

3軟件設計

系統由各個硬件電路構成同時軟件程序也是由各個子程序模塊組成，分別為超聲波測距子程序，人體紅外檢測子程序，蜂鳴器二極管子程序，光強檢測子程序以及LCD顯示子程序組成。第一步對傳感器報警器顯示屏初始化，第二步實時監測人是否就坐，如果就坐開始進行下一步判斷，第三步對人眼到桌面距離進行判斷如果距離小于設定則蜂鳴器進行報警，第四步用戶可以通過按鍵進行時間設定，同時也可以選擇自動模式每四十分鐘進行一次提醒。

4結束語

以STM32F103VET6單片機為控制芯片設計一種智能視力保護裝置，在KEIL MDK上以C語言進行軟件編寫實現所有邏輯，提醒坐姿，設定時間，光照強度提醒等。從而保護青少年的視力，本系統可靠性強、成本低廉性能優越，可以進行規?；a并推廣使用。