防近視視力保護器設計

黃祖凡 馬斌 李洋

摘要：本文提出了一種基于單片機的多功能視力保護器。討論了89c52型單片機的硬件電路和軟件設計。并在此硬件基礎上實現(xiàn)傳感器報警電路、光線強度報警電路及定時報警電路。目前各種單片機控制的理論和實際應用系統(tǒng)的設計正在引起人們的廣泛關(guān)注。主要為單片機的發(fā)展概況以及視力保護器的發(fā)展概況，并通過89c52單片機實現(xiàn)控制電路并利用c語言編程，以及利用單片機的定時功能實現(xiàn)定時的方法。可以知道單片機控制的原理及設計和系統(tǒng)主要硬件組成部分及其作用，給出了整個系統(tǒng)軟件流程圖和部分子程序流程圖。

關(guān)鍵詞：單片機；超聲波；視力保護

1、引言

世紀是廣大中小學生學習壓力最大的時期。學生近視在我國已成為一個日益嚴重的社會問題。國家有關(guān)部門對許多職業(yè)均有明確的視力要求，而一旦近視，花再多的錢醫(yī)治恢復原有視力的可能也微乎其微。專家認為造成學生近視的最主要原因是讀寫姿勢不正確。國家教委規(guī)定：學生在讀寫時，應在一定亮度下，眼睛離讀物一尺，身離書桌一拳。學習壓力如此之大，學習時間如此之多，那么，有一個保護視力的裝置便顯得越來越重要。對此我們進行了多功能視力保護器的研究設計。

2、總體方案設計

系統(tǒng)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(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，通過設定報警等級來確定光照不足時報警。利用超聲波測距傳感器測出人臉部與桌面的距離，當小于30CM時發(fā)出報警聲提醒。通過單片機內(nèi)部定時器計時，當使用達到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)采用的提示電路由三極管驅(qū)動蜂鳴器組成。系統(tǒng)總體的設計方框圖如下圖所示。

該系統(tǒng)中STC89C52單片機是整個系統(tǒng)的主控模塊，系統(tǒng)的工作原理是：通過各種傳感器對距離、光線、時間等信息進行采集，并進行初步數(shù)據(jù)處理，然后將處理好的信息傳給主控模塊，經(jīng)主控模塊對各種數(shù)據(jù)處理，并且在顯示器上顯示，同時進行相應操作。

3硬件電路設計

3.1電源穩(wěn)壓電路設計

采用3節(jié)1.5V干電池共4.5V做電源，為單片機，傳感器供電。經(jīng)過實驗驗證系統(tǒng)工作時，單片機、傳感器的工作電壓穩(wěn)定能夠滿足系統(tǒng)的要求，而且電池更換方便。

3.2主控制器模塊

采用STC89C52單片機作為整個系統(tǒng)的核心，系統(tǒng)采用STC89C52單片機作為多功能視力保護器的核心控制單元，充分分析我們的系統(tǒng)，其關(guān)鍵在于實現(xiàn)系統(tǒng)的自動報警與提醒，處理超聲波測得的信號，以及處理光照強度信息，而在這一點上，單片機就顯現(xiàn)出來它的優(yōu)勢——控制簡單、方便、快捷。

3.3光照強度檢測模塊

采用光敏電阻。光敏電阻的工作原理是當有光線照射時，電阻內(nèi)原本處于穩(wěn)定狀態(tài)的電子受到激發(fā)，成為自由電子，所以光線越強，產(chǎn)生的自由電子也就越多，電阻就會越小。光敏電阻的優(yōu)點有內(nèi)部的光電效應和電極無關(guān)（光電二極管才有關(guān)），即可以使用直流電源。

3.4報警提示模塊

采用蜂鳴器報警。蜂鳴器，體積小，重量輕，裝配簡單，使用方便。

3.5坐姿檢測模塊

采用超聲波傳感器檢測。通過測量人臉與桌面的距離來確定坐姿。當距離小于30CM時就提醒。超聲波體積小，重量輕，使用方便。

3.6顯示模塊

鑒于此系統(tǒng)我們需要顯示豐富的內(nèi)容，人機界面需要友好的功能特采用LCD1602液晶進行顯示而不采用顯示單一的數(shù)碼管。

4軟件設計

該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，所以調(diào)試起來十分方便。本設計軟件方框圖如下圖所示。

5結(jié)束語

本次設計硬件上完成了一個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(jīng)過測試，基本滿足設計目標，可以完成各項基本功能。系統(tǒng)具有很高的使用價值，很好地達到了設計的目的。

本文創(chuàng)新點：

發(fā)展了利用單片機設計視力保護器的思想，增加了單片機在現(xiàn)實生活中的應用。利用光敏電阻電路檢測光照，通過超聲波傳感器輔助幫組學生坐直進而校正其視力，簡單方便且不會產(chǎn)生系統(tǒng)穩(wěn)定性方面的問題。

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基金項目：西北民族大學電氣工程學院“雙E”項目資助（項目編號：20171810）.