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基于单片机的视力保护器设计

基于单片机的视力保护器设计
基于单片机的视力保护器设计

济南大学泉城学院毕业设计

题目基于单片机的视力保护器设计学院工学院

专业电气工程及其自动化

班级1302班

学生张越

学号2013010709

指导教师张兴达魏志轩

二〇一七年五月十六日

摘要

最近几年来,青少年近视出现低龄化趋向。青少年视力下降主要受以下几个因素的影响:眼睛距书本过近、长时间用眼、过度使用视屏终端、学习时光线太强或太弱等。其中光线强弱不适和长时间用眼又是造成青少年视力损伤的重中之重。

本文以STC89C52单片机为中心,围绕其进行硬件电路设计和软件程序设计。硬件电路有:报警提示电路、超声波测距电路、光线检测电路、定时电路和显示电路。软件程序的编写以C语言为主以及利用单片机内部自带的定时器实现具体的功能。本文给出了系统主要的硬件电路、软件程序流程图、程序设计及部分子程序的流程图、程序设计,并制作了仿真实物,能够达到预期效果。本文提出了尚需解决的问题,并给出了解决方法,介绍了视力保护器的应用和市场前景,为进一步开发应用提供了技术支持。

关键词:单片机;传感器;视力保护

ABSTRACT

In recent years, juvenile myopia younger age trend. Juvenile visual decline mainly by the following factors: the eyes from the book too close, long time with the eye, excessive use of the screen terminal, with the eyes when the light is too strong or too weak. Which light intensity and discomfort and long time with the eye is caused by the importance of adolescents with visual impairment.

In this paper, STC89C52 microcontroller as the center, around its hardware circuit design and software program design. Hardware circuits are: sound and light alarm circuit, ultrasonic distance measurement circuit, light induction circuit, timing circuit and display circuit. The preparation of software programs to C Programming Language and the use of single-chip internal built-in timer to achieve specific functions. This paper gives the main hardware circuit, software program flow chart, program design and some subroutine flow chart, program design, and produced a simulation of the kind, to achieve the desired results. In this paper, the problems that need to be solved are put forward, and the solutions are given. The application and market prospect of vision protection are introduced, which provides technical support for further development and application.

Key words:microcontroller technology;sensor;protection of eyesights

目录

摘要 ................................................................................................................................ I ABSTRACT ......................................................................................................................... II 1 前言 .. (1)

1.1 选题背景与意义 (1)

1.2 国内外研究现状 (1)

1.2.1 国内研究现状 (1)

1.2.2 国外研究现状 (2)

1.3 设计要求 (2)

2 系统方案选择 (3)

2.1 系统总体设计 (3)

2.2 系统硬件方案设计 (3)

2.3 系统软件方案设计 (5)

3 系统硬件设计 (7)

3.1 主控制模块 (7)

3.1.1 晶振电路 (7)

3.1.2 复位电路 (8)

3.2 超声波检测电路 (9)

3.2.1 超声波发射电路 (9)

3.2.2 超声波接收电路 (10)

3.3 光线检测电路 (10)

3.4 显示电路 (11)

3.5 声光报警提示电路 (12)

3.6 按键电路 (13)

3.7 定时电路 (13)

4 系统软件设计 (15)

4.1 Keil μVision4软件平台 (15)

4.2 主程序设计 (15)

4.3 子程序设计 (16)

4.3.1 光照检测子程序 (16)

4.3.2 超声波测距子程序 (17)

4.3.3 定时子程序 (18)

4.3.4 中断子程序 (20)

5 系统仿真与调试 (23)

5.1 系统仿真 (23)

5.2 PCB设计 (23)

5.3 系统电路实现 (25)

5.4 系统调试 (25)

6 结论 (29)

参考文献 (30)

致谢 (31)

附录A 电气原理图 (32)

附录B 电路PCB图 (33)

附录C 实物图 (34)

附录D 元件清单 (35)

附录E 系统源程序 (36)

1前言

1.1选题背景与意义

当今社会,青少年近视呈现“低龄化”趋势,这种趋向和平时的学习环境、沉重的作业任务以及学生自律性差,家长监督不及时等方面有很大的关系。青少年近视眼数量剧增受以下两个方面的影响:一是近视具有遗传性,比如父母双方都是高度近视,那么他们的孩子发生近视的几率就会比一般的青少年高许多;另一方面主要是长时间使用手机和平板电脑等电子产品,用眼时间过长、用眼姿势不正确等不良的用眼习惯导致的视力问题。“呵护眼睛,从小做起”,2016年6月6日是我国第21个爱眼日,也是爱眼日第五次围绕“青少年近视防控”这一主题展开。据资料显示,我国的近视眼发病率位居世界第一,人数已经高达4亿余人,成为世界第一“近视眼大国”。青少年更是近视患病率的高发人群,根据国家卫计委发布的调查数据发现,刚入学的6~7岁儿童的近视患病率已经接近10%,三、四年级10岁左右儿童近视患病率超过50%,高达90%的大学生是近视,值得注意的是,6~10岁发生近视的青少年,18岁成年前发展成为高度近视眼(高于600度)的风险大大增加,我国20~30岁年轻人中有20%患有高度近视,且近视人群呈逐年递增的趋势,预计到2020年我国全国人口近视发病率将达到50%,其中高度近视人群将达到7000万人,我国近视眼的预防工作已经迫在眉睫[1]。

众所周知近视眼有很大的危害,是一种花再多钱都不能彻底根治的病,无时无刻不再影响着人们的生活和学习。目前市面上最常见的近视纠正方法是全飞秒近视眼激光手术,虽然能够做到微创、术后恢复快、效果稳定,但手术就存在一定的风险性,如果术后不能长期注意用眼卫生和用眼习惯,近视复发以后有致盲的危险[2]。

中小学生由于学习任务重,自律性差,老师和家长不能时常在旁边做到监督,是近视发病率的高发人群。由于科学进步和人民生活水平的挺高越来越多的视屏终端进入人们的日常生活,在方便人们生活的同时,也使近视眼的发病率越来越高,日复一日进入恶性循环,使过多的青少年过早的戴上眼镜。中小学生正处于发育的关键时期,如果因为学习坐姿影响骨骼的发育造成脊柱弯曲变形、含胸驼背等,不仅影响形象,也对以后的升学和就业产生不良的影响,错失很多机会。

1.2国内外研究现状

1.2.1国内研究现状

根据市场的调查研究,现在有很多公司开始设计生产自己的视力保护器。市场上最常见的视力保护器分为机械式和电子式,如:在网上热卖的“猫太子”防近视坐姿矫正器就是采用机械式,产品夹在桌面上,下巴托抵住下巴防止低头看书写字,抵胸

托防止身体靠在桌子上。但此产品有一定的安全隐患,长期使用有可能造成青少年的颈椎和胸部造成伤害,严重的可能造成眼睛散光。还有一些技术人员自制一些坐姿矫正器如:红外测距式坐姿矫正器,这些技术人员制作的电子产品实现功能有一定的局限性,只能进行坐姿的矫正而不能从源头上真正的保护视力。研究表明,市场上现有的视力保护器大多功能单一,外观单调,不能多方面、多功能的保护青少年的视力,不能满足现代人们对简约与自我需要的要求。

1.2.2 国外研究现状

国外的视力保护器主要以电子式为主,根据原理可以分为电子平衡式视力保护器(例如:电子平衡式瞌睡报警器)和测距式视力保护器(例如:VISOMATE威士美)。进一步调查发现,国外市场上真正的多功能视力保护器其实并没有很多,大多数产品都只是侧重某一个方面来进行视力保护,功能单一并不能从多个方面去保护视力,有些产品甚至对使用的环境和人群也存在着局限性。美国伟伦公司生产的视力保护器,能够自动检测出屈光度问题,包括近视、远视、散光等问题。

综上所述:为了避免因坐姿错误而引起的脊柱扭曲、驼背、近视、颈椎病等问题,有必要设计一款多功能视力保护器,从而纠正人们尤其是青少年的坐姿、用眼习惯和学习习惯。

1.3设计要求

本设计以单片机为主控制器,辅以光线检测模块、距离检测模块、报警提示模块、定时模块、显示模块。光线检测模块由光敏电阻和ADC0832来实现,距离检测模块采用HC-SR04超声波传感器和报警提示电路,定时模块利用单片机自带的定时器进行学习定时,显示模块使用LCD1602液晶显示屏,显示学生头部与桌面的距离、连续学习的时间、光线强度等信息,报警提示模块通过蜂鸣器和LED灯来提醒学生用眼习惯是否符合国家卫计委的规定。

本系统主要实现以下几个功能:

(1)检测距离,当头部到桌面的距离小于30CM时,产品发出报警,提示青少年纠正坐姿,注意保护视力;

(2)检测光线强度,当使用环境过暗或过亮时,产品发出报警,提示青少年改变环境光线亮度,注意保护视力;

(3)定时模块,当连续使用45分钟时,产品发出报警,提示青少年注意休息,适当的走走,眺望远处,注意保护视力。

2系统方案选择

2.1系统总体设计

本文设计的视力保护器要从多方面保护视力,以解决现有视力保护器功能过于单一的问题,本系统以STC89C52为主要控制单元,具有三个功能:检测光线强度、检测头部与书本的距离、学习时间计时,任意数据不符合设定值时,报警电路提示青少年注意用眼习惯。系统主要的硬件电路有超声波检测电路、光线检测电路、报警提示电路、显示电路、按键电路等。系统的总体设计框图如图2.1所示。

图2.1 系统总体设计框图

2.2系统硬件方案设计

(1)电源稳压电路

电源为系统供电,考虑了以下2个方案。

方案1:采用12V的蓄电池为系统供电,蓄电池有很强的电流驱动能力和较为稳定的电压输出能力,能够反复充放电[3]。但蓄电池体积过于庞大,不易携带,价格也较贵,因此放弃了这种方案。

方案2:采用5V电源为系统供电,经过试验测得5V电压能够使单片机、AD转换模块、传感器稳定运行。本设计通过USB电源输出接口为系统供电,为了环保目的放弃使用3节5号1.5V干电池为系统供电。

综上所述,选择方案2。

(2)主控制器模块

主控制器是本系统的“大脑”,有以下2个方案可供选择。

方案1:采用FPGA(Field-Programmable Gate Array)现场可编程门阵列。FPGA 可以一次同时执行多个指令运算,用编程语言来描述硬件电路来实现具体的功能。它

是由大量的触发器构成的,同时具有丰富的I/O口,设计周期短、风险低、功耗低。但FPGA的要求有较高的编程能力,对电源的要求比较高,价格也不便宜。从性价比的角度考虑放弃了此方案。

方案2:采用STC89C52单片机作为主控制单元。1系列单片机具有有8K字节程序存储空间(FLASH),512字节数据存储空间(RAM),4个8位I/O口,3个16位定时器/计数器,4个外部中断[4]。充分分析视力保护器主要实现声光报警提醒,检测来自光敏电阻的光强度信号,分析超声波传感器传来的信号,STC89C52完全能够满足本设计所需的各种要求。单片机控制方便、快捷,编程简单,更为重要的是STC89C52价格大约5元左右。

因此,通过上述两个方案的比较,我们选择方案2。

(3)光线敏感度模块

方案1:采用光感度传感器VEML6070,是手持设备、可穿戴设备以及健康监控与健身设备的理想之选。它具有体积小,灵敏度高,有很强的检测能力,线性度高。但因为其灵敏度高,所以价格也高且不宜购买。从实际应用与性价比方面考虑,放弃此方案。

方案2:采用光敏电阻来检测环境中光线的变化。光敏电阻又称为光导管,它是没有极性的,纯电阻器件,既可以加直流电压,又可以加交流电压。受到光线照射时,光敏电阻的阻值减小,流过电路的电流变大;反之,其阻值增大,电流减小。光敏电阻价格低廉,易于焊接,性价比高。

通过以上两个方案的比较,虽然方案1有很好的检测能力和高灵敏度,但因其不宜购买,价格过高,所以放弃此方案。方案2光敏电阻能够很好的满足系统的要求,所以选择方案2。

(4)报警提示模块

报警提示模块用来提示学生进行坐姿矫正,有以下两种方案。

方案1:采用语音提示报警,用语音提示学生注意坐姿是否正确,光线是否合适,注意休息,符合人机交互习惯。虽然语音提示报警有很多优点,但是语音芯片编程序需要专业的编程器且编程复杂,价格昂贵。

方案2:采用蜂鸣器和LED组成报警提示电路,蜂鸣器和LED体积小,安装方便,使用简单,价格低廉,适用于视力保护器的普及,能够满足系统的要求。

综上所述,选择方案2,采用蜂鸣器和LED组成报警提示模块。

(5)距离检测模块

距离检测模块用来检测坐姿是否正确,有以下两种方案可供选择。

方案1:用红外线传感器作为距离检测模块,当学生的坐姿出现一定的改变时,它的内部就会由高电平信号转换为低电平信号输入给单片机。它具有高灵敏度,体积小方便安装,具有一定的抗干扰性,但易受光源影响(如:白炽灯光不能直接照射),价格低廉,但由于其过高的灵敏度,学生的坐姿只要稍微有点改变,报警器也会报警,

误报警的情况太多,从使用者的角度出发,放弃此方案。

方案2:使用超声波传感器作为距离检测模块,超声波传感器的接收端将声音信号转换为电信号,单片机内部的定时器定时,利用时间差来计算距离[7]。超声波传感器和热释电红外传感器价格差不多,不易受光源影响,安装使用方便,能够满足系统要求。故使用此方案。

(6)显示模块

显示模块用来显示时间、距离、光强等信息,考虑了以下两个方案。

方案1:采用数码管显示,数码管能够快速、简单明了的显示信息,但是显示内容过于单一,没有良好的人机交互界面。

方案2:采用LCD1602液晶显示,LCD1602能够将内容清晰、快速的显示出来且能够显示32个字符,在数码设备显示屏等方面得到广泛使用。对于本系统,能够很好的显示出所需信息,具有良好的人机交互界面。

综上所述,选择方案2,采用LCD1602作为显示模块。

2.3系统软件方案设计

系统通电后,对程序进行初始化操作,程序对按键进行扫描,判断是否有按键按下,按下开始按钮,系统开始工作。通过LCD1602显示学习时间、光线强度和距离等信息。检测到的信号与设定值进行比较,是否符合要求,若不符合要求进行报警。提示使用者注意用眼卫生。系统软件设计流程图如图2.2所示。

图2.2 系统软件设计流程图

汇编语言和C语言是课内所学的两种编程语言,同时也是单片机两种常用的编程语言。

汇编语言直接面向机器的语言,能够直接访问与硬件相关的存储器或I/O口,占用内存空间少,能够提高运行速度,但它使用的代码不够通俗易懂,编程工作量大,后期调试修改也不方便。

C语言与汇编语言相比较在程序可读性和移植性上有明显的优势,同时它的编程周期也相对的较短[8]。丰富的函数数据库为程序中函数的调用提供了方便,由于其代码能够通俗易懂且经过系统的学过C语言的知识,所以编程起来较为简单。

综上所述,本设计采用C语言为系统的编程语言。

3系统硬件设计

3.1主控制模块

本设计采用宏晶科技公司的STC89C52单片机作为视力保护器的核心控制单元。STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器,具有8K字节系统可编程Flash 存储器,使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。其最小系统电路如图3.1所示。

图3.1 单片机最小系统电路

3.1.1晶振电路

晶振,又名晶体振荡器。它的作用是为单片机系统提供基准时钟信号,单片机内部所有的工作都是以这个时钟信号为步调基准来进行工作的。STC89C52单片机的18引脚和19引脚是晶振引脚,接了一个12MHz的晶振(它每秒振荡12000000次),外加两个20pF的电容,电容的作用是帮助晶振起振,并维持振荡信号的稳定[9]。其电路原理图如图3.2所示。

图3.2 单片机晶振电路

3.1.2复位电路

51系列的单片机的9引脚一般为RST(Reset)复位引脚,所以STC89C52的复位电路接到了9引脚。STC89C52芯片的复位功能实现一般三种方法:

(1)通过上电实现复位

(2)通过手动按钮实现复位

(3)通过程序编写设定,实现自动复位。

上电复位是指,每次上电时单片机内部都进行一个初始化的过程,使单片机从相同的状态下运行。

程序由于软、硬件原因停止运行或者进入运行混乱状态的时候,就可以按下一个复位按键(比如:电脑的一键重启按钮),让程序从初始化状态下运行,这个过程就叫做手动复位。

当程序由于软、硬件原因停止运行或者进入运行混乱状态的时候,承载程序的芯片通常具备监测及自我恢复功能,例如程序陷阱设置、看门狗技术等,基于上述功能,若程序出现较长时间停滞或运行混乱状态,芯片自带的的相关监测及恢复模块将自动复位重启[10]。其电路图如图3.3所示。

图3.3 单片机复位电路

3.2超声波检测电路

本设计采用HC-SR04超声波测距模块来检测头部和桌面的距离。超声波传感器就是将超声波信号转化为电信号的换能器,HC-SR04内部有两个压电晶片和一个圆锥型共振板,是利用压电效应制成的压电式超声波传感器[11]。

工作原理为:单片机I/O端口输入给TRIG一个至少10μs的高电平,模块自动发送8个40KHz的方波,检测是否有信号返回,若有信号返回,ECHO端口输出给单片机一个高电平,此时,打开定时器定时,直到单片机读到低电平,定时器的数值就是此次测距的时间。测距距离的公式为:

()2

高电平持续时间

*

测量距离=(3.1)

s

m

340

HC-SR04超声波测距模块实物图如图3.4所示。

图3.4 HC-SR04超声波模块实物图

3.2.1超声波发射电路

大多数的压电式超声波传感器的发射端是压电效应的逆运用,通过给压电晶片一定超声频率的电信号,使其按相同的频率振动起来,在空气中形成超声波辐射[12]。常用的超声波发射器的驱动方法有:

(1)使用晶体管的发射驱动电路;

(2)使用时基电路555的发射驱动电路;

(3)使用CMOS门电路的发射驱动电路。

HC-SR04的发射端就是利用晶体管的自激振荡来产生超声波的。TRIG给STC11的P1.0一个高电平,通过STC11的内部电路控制晶振产生振荡。三极管起到了开关的作用,通过STC11 P5.3口控制基极来控制MAX232芯片。MAX232电平转换芯片产生较大的电压,提高发射功率给换能器,将超声波发射出去。超声波发射电路如图3.5所示。

图3.5 超声波发射电路

3.2.2超声波接收电路

常用的超声信号接收方法有:

(1)使用运算放大器的接收电路;

(2)使用电压比较器的接收电路;

(3)使用视频放大器的接收电路。

从HC-SR04的原理图可以看出,TL074作为接收电路的主要芯片,TL074是由4个运算放大器组成的,其作用就是滤波、放大和比较[13]。接收端接收到超声波信号,通过换能器将超声波信号转换为电信号,通过TL074将电压信号进行放大输入给单片机。超声波接收电路如图3.6所示。

图3.6 超声波接收电路

3.3光线检测电路

光线检测电路由光敏电阻、AD转换模块ADC0832芯片、2K色环电阻组成。光敏电阻又称光导管,是利用光电导效应制成的。当在较为黑暗的环境中,有较大的阻

值,因此电路中有较小的电流流过;受到光照时,其电阻急剧减小,电路中电流变大。

电压的大小通过CH0引脚输入给芯片,ADC0832是模数转换芯片将输入的电压量转换为数字量,同时STC89C52通过P1.5引脚向ADC0832的时钟信号输出端CLK 输入脉冲信号,芯片接收到时钟信号,通过D0或D1口向单片机输出数字信号。由于D0、D1口在通信时不能同时有效,所以可以将其并联在一起使用。经过AD采集模块不断地采集不同光线下的电压值,从而找到符合教委规定学习环境的比较值。光线检测电路如图3.7所示。

图3.7 光线检测电路图

3.4显示电路

显示电路主要通过LCD1602液晶显示,它可以显示两行,每行16个字符[14]。可以显示数字、字母等信息,显示内容丰富。LCD1602是一个16引脚的液晶显示屏,其中1、2引脚是液晶的电源引脚,15、16引脚是背光电源引脚,3引脚是通过电阻的改变来调节显示的对比度,6引脚是控制液晶读写命令和数据。

在本系统中LCD1602用来显示当前学习时间、头部与桌面之间的距离、光感度信息。LCD1602实物图如图3.8所示,其显示电路的电路图如图3.9所示。

图3.8 LCD1602实物图

图3.9 LCD1602液晶接口电路图

3.5声光报警提示电路

报警提示电路由一个9012型PNP三极管、两个2K限流电阻、一个蜂鸣器、一个LED灯组成。当光线检测、超声波距离检测发生异常、单片机的定时器达到设定时间时,当三极管的基极电压比发射极电压低0.7V时,三极管导通,蜂鸣器和LED 有电流流过,发出警报,提示学生注意用眼习惯,其原理图如图3.10所示。

图3.10 声光报警提示电路图

3.6按键电路

按键电路是由三个独立按键组成的控制电路,用来实现对距离、学习时间、光感度等设定值的设置以及系统的开启与暂停。

独立式按键比较简单,它们各自与独立的输入线相连接,接到单片机的I/O口上,当按键按下时,+5V通过按键最终进入GND形成一条通路,单片机的引脚就是个低电平。当按键松开后,线路断开,就不会有电流通过,单片机引脚和+5V是等电位的,是高电平。这样就可以通过单片机I/O口的高低电平来判断是否有按键按下。

S3键按下,系统开始进行学习时间计时,当S3键再次按下系统暂停计时。系统工作时按下S2键,系统时间自动置零,S4键是设置设定值的,通过S2、S3键实现数值的加减完成设置,其电路图如图3.11所示。

图3.11 按键电路图

3.7定时电路

定时电路在本设计中主要用来对学生已经学习时间和超声波的返回时间进行计时,由STC89C52自带的定时器/计数器实现上述功能。

51单片机内部有两个功能一样的可编程定时器/计数器T0、T1来满足外部脉冲计数和产生准确的定时时间,与定时器有关的寄存器有:

(1)用来存储定时器计数值的定时值存储器;

(2)用来启动、停止定时器,标志溢出的定时器控制寄存器TCON;

(3)用来选择工作模式的定时器模式寄存器TMOD。

其控制字均在相应的特殊功能寄存器中,通过对它的特殊功能寄存器的编制,可以方便的选择适当的工作模式和工作方式。

定时器有4种工作模式,如表3.1所示,其中模式0是为了兼容老的8048系列单片机而设计的,现在的51单片机几乎不会用到这种模式,而模式3的功能用模式2完全可以替代[15]。

表3.1 定时器模式寄存器M1/M0工作模式M1 M0 工作模式描述

0 0 0 兼容0840单片机的13位定时器,THn的8位和TLn的5位组成一个13位定时器

0 1 1 THn和TLn组成一个16位的定时器

1 0

2 8位自动重装模式,定时器溢出后THn重装到TLn中

1 1 3 禁用定时器1,定时器0变成两个8位定时器

模式1,是THn和TLn组成了一个16位的定时器,计数范围是0~65535,溢出后,只要不对THn和TLn重新赋值,则从0开始计数。模式2,是8位自动重装载模式,只有TLn做加1计数,计数范围0~255,THn的值不会变化,而会保持原来的值;TLn溢出后,TFn就直接置1,并且THn原先的值直接赋给TLn,然后TLn从新赋值的这个数字开始计数。

4系统软件设计

对单片机系统来说,通过程序编程和逻辑运算将单片机的I/O等资源进行重新分配,从而实现预期设定效果。软件设计主要是程序的编写,它是本次毕业设计中最为关键,也是任务量最重的一个,系统部分源程序详见附录E。

4.1Keil μV ision4软件平台

本设计编程使用的软件是Keil μVision4它是一个集成开发环境,将C编译器、库函数等部分组合在一起。

在μVision下的操作大致包括以下4个环节:

(1)创建项目和打开项目,并向其中添加文件。

(2)编写编辑源程序文件。

(3)设置项目和文件的操作属性。被设置的项目操作属性包括:明确目标芯片和系统的硬件环境、对项目输出文件和清单文件提出要求、选择项目的调试方法等。有时需要对项目中的个别文件单独设置操作属性.

(4)项目制作,用工具链(编译器、汇编器、连接定位器等)处理项目,生成中间文件产物(可重新定位目标文件、列表文件等)和最终文件产物(绝对目标文件、烧写文件等)。

(5)项目调试,用软件模拟器或硬件仿真器进行调试。

Keil软件的编程通常有以下几个步骤

第1步:在Keil中新建一个工程并保存该工程;

第2步:根据使用的单片机型号选择Intel公司的51系列单片机;

第3步:新建一个文本文档保存为.C格式,并把该文件添加到工程中,程序编写;

第4步:程序编写完成后,在编译之前更改操作中的设置,使其能生成.HEX文件,为Proteus仿真做准备;

第5步:进行程序编译,查看程序有无错误。

4.2主程序设计

本设计的编程思路是先确定主程序,然后根据各硬件电路实现的功能和特点编写子程序,最后将子程序嵌套进主程序,这样编程简单、明了、方便后期维护。系统主程序设计流程图如图4.1所示。

智能视力保护器的设计终结稿

智能视力保护器的设计 摘要:本论文阐述了一种基于单片机的智能视力保护器的设计。该设计以89C52为核心,可实现距离监测、光强监测、学习时间监测及报警等功能,通过LCD显示各种参数信息,并能在线修改各个参数初值来适应不同使用者的需求。测距是利用超声波传感器来实现,光强检测是通过光敏元件实现,定时功能由89C52单片机定时器实现的。软件利用C语言进行编程,并采用模块化的设计思路。该系统具有简单实用的特征,对青少年视力保护具有很好的效果。 关键词:STC89C52;超声波;视力保护 Abstract:This paper expounds a design of intelligent vision protector based on single chip microcomputer. The system with 89C52 as the core ,which can realize distance monitoring, light intensity monitoring, learning time monitoring and alarm function, uses LCD to display various parameter information, and changes the parameter initial value online to adapt to the needs of different users. Distance measurement is realized by ultrasonic sensors, light intensity detection is achieved by photosensitive element, timer function is realized by 89C52’s timer. Software design uses C language to programe, with modular thought. The system has the characteristics of simple and practical, has the very good effect to teenagers vision protection. Keywords: STC89C52; Ultrasonic; Vision protection 1 引言 1.1 课题背景 当前由于电视、网络的高速发展、学习压力的加重等诸多因素,使得青少年长时间不卫生、超负荷用眼,造成了青少年近视率大大提高。据国家统计局最近的一项调查显示,目前我国学生视力低下的状况令人担忧。小学生近视比例为34%,初中生为68%,重点高中生为90%左右,在校大学生视力合格者更少。而在高考体检中由于自身缺陷原因被限考的学生当中有74%为近视。据卫生部、教育部联合调查,目前我国学生近视发病率居世界第二,人数居世界之首,全国近视及眼疾患者近3亿人,已经成为全社会关注的公共卫生和社会问题。视力下降不仅影响青少年的日常生活和学习,对青少年的身心健康造成极大的影响,同时给青少年的成长与发育造成极大的障碍。 在这种情况下,亟须开发一种智能视力保护器。通过创造健康的读写环境和科学方式,避免因长期读写而导致的近视、驼背、脊柱侧弯、斜视、颈椎病等疾病的发生

智能视力保护仪

华侨大学厦门工学院 单片机控制系统课程设计报告题目:智能视力保护仪 专业班级:电子1班 学生姓名:陈炳刚 学号: 指导教师:刘玉玲 2015年 6 月 5 日 课程设计任务书

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AT89S51单片 (2) 、HP-208-N-L功能特点 (3) 第一章系统控制模块的硬件设计 是一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元,功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。 控制模块的硬件构成及说明 系统控制单元是以AT89S51单片机主控模块为核心,其它外围电路主要包括:环境光采集电路、时钟模块、热释红外传感器模块、看门狗模块、按键电路、EEPROM存储模块、超时报警模块、数码管显示模块,其结构框图如图1-1所示。

。 系统控制的主要硬件电路 考虑到本系统安装时受环境影响因素比较多,且教室控制设备中的人体存在传感器、光敏三极管等经常会因环境情形变化而不稳定,所以在设计过程中,电子元器件的选用、线路布置和设备的安放要充分考虑到抗干扰问题。 、HP-208-N-L功能特点

1.全自动感应:人进入其感应范围则输出低电平(待机状态输出为高电平),人离开感应范围则自动延时关闭低电平,返回至待机时的高电平。 2.光敏控制(可选择,出厂时未设):可设置光敏控制,白天或光线强时不感应。 3.两种触发方式:(可跳线选择) a.不可重复触发方式:即感应输出低电平后,延时时间段一结束,输出将自动从低电平变为高电平; b.可重复触发方式:即感应输出低电平后,在延时时间段内,如果有人体在其感应范围活动,其输出将一直保持低电平,直到人离开后才延时将低电平变为高电平(感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段,并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点). 4.具有感应封锁时间(默认设置:无封锁时间):感应模块在延时时间一结束(即停止输出),可以紧跟着设置一个封锁时间段,在此时间段内不接受任何感应信号。此功能可以实现“感应输出时间”和“封锁时间”两者的间隔工作,可应用于间隔探测产品;同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。(此时间可设置在零点几秒—几十秒钟). 5.工作电压范围宽:默认工作电压DC5V-20V 6.微功耗:静态电流<50微安,特别适合干供电的电器产品。 7.输出高电平信号:可方便与各类电路实现对接。 1.2.2系统主控电路 本系统的主控模块采用AT89S51作为主控芯片,它是一种低功耗,8位CMOS工艺处理器,具有8K在线可编程Flash存储器,片内的Flash可多次编程,为在线编程提供了方便。片内有128字节的RAM,4KB的EEPROM,由于合理的安排使用片内RAM空间,所以没有片外扩展的RAM,使电路结构简洁。该芯片的主要特征见如表: 表AT89S51主要特征

基于单片机的多功能视力保护器

金华职业技术学院JINHUA COLLEGE OF VOCATION AND TECHNOLOGY 毕业教学环节成果 (2011届) 题目学生用视力保护器的设计 学院信息工程学院 专业应用电子技术 班级应电083 学号 200831010030303 姓名丁建威 指导教师陈德仙 2011年 5 月 5 日

金华职业技术学院毕业教学成果 目录 摘要 (2) ABSTRACT (2) 1 引言 (4) 1.1 选题背景 (4) 1.2 视力保护器的现状及其展望 (5) 1.3 本文主要研究内容 (6) 2 系统硬件设计 (8) 2.1 8051单片机简介 (8) 2.2 传感器辅助坐直报警电路 (10) 2.3 8051单片机的中断系统 (11) 2.4 光线报警电路 (12) 2.4.1 光敏电阻控制电路 ............................... - 13 - 2.4.2 光线发声报警电路 (14) 2.5 定时报警电路 (16) 2.5.1 单片机控制电路 ................................. - 17 - 2.5.2定时器报警发声电路............................... - 18 - 3 开发系统软件设计 ...................................... - 19 - 3.1 关于本系统的开发软件简介 ......................... - 19 - 3.2 Keil Software安装及辅助单片机设计的方法概述...... - 20 - 3.3 系统软件设计...................................... - 21 - 3.4 主要程序介绍...................................... - 25 - 结论与谢辞 ............................................... - 29 - 参考文献 ................................................. - 30 -

基于单片机的智能语音视力保护仪设计

基于单片机的智能语音视力保护仪设计 发表时间:2020-01-08T17:20:24.890Z 来源:《科技新时代》2019年11期作者:赵旭东 [导读] 提出了智能语音视力保护仪的研究思路,通过STC89C52单片机实现控制电路,并完成硬件设计与制作。 赵旭东 (渭南师范学院数理学院电气工程及其自动化陕西渭南 714099) 摘要:提出了智能语音视力保护仪的研究思路,通过STC89C52单片机实现控制电路,并完成硬件设计与制作。智能语音视力保护仪的功能主要包括三个方面:超声波测距、光敏电阻测光、学习时间定时报警,研究试验充分证明了此视力保护仪简单可靠、方便实用。 关键词:超声波测距;智能语音;视力保护;单片机 随着科技的不断进步,电视和电脑的普及大大增加了人们使用眼睛的频率,因此越来越多的眼睛健康问题开始缠绕在我们的生活中,并且过重的生活压力也使得青少年近视群体大大增加。我国青少年近视率为不断上升,已位居世界前列,青少年的视力问题已经非常严重了。近视作为一种慢性疾病,目前并没有好方法可以医治。因此,必须从保护视力开始做起,视力保护仪可以有效的改善青少年的近视情况。目前,我国国内生产的视力保护仪功能单一,尚无法满足人们的需求,而国外更加侧重于近视原因方面的研究,而此课题研究的视力保护仪可以检测到使用者与写字台的距离、学习环境光线的强弱,并能自动检测学习时间。从多个方面全方位的预防青少年近视,并采取智能语音模块,提醒人们注意用眼健康,使得视力保护仪功能更加健全,设计更加人性化。近年来,国内外对视力保护仪的需求量越来越大,视力保护仪的功能也在不断地完善发展中,相信未来一定能研制出功能更加强大,设计更加完美的视力保护仪,为广大青少年提供有效完善的视力保护方法。 1系统设计 系统采用STC89C52单片机作为智能语音视力保护仪的核心控制单元,本设计利用光敏电阻采集光线信号,经A/D转换将光线强度等级化,设定不同的报警等级来确定光线较弱时报警。在单片机内部加入定时器计时,当用户的学习时间超过45分钟时,即发出语音提示用户注意用眼健康。 系统的总体设计结构方框图如图1所示。 图1 系统总体方框图 2系统硬件设计 2.1 主控制模块 采用STC89C52单片机作为智能视力保护器的核心控制单元,其主要组成包括中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等,同时它还包含三大总线,即数据总线、地址总线和控制总线。 2.2 光照检测模块 采用光敏电阻检测光照强度。光敏电阻的工作原理是当有光线照射时,会激发电阻内原本处于稳定状态的电子,使其成为自由电子,所以光线照射强度越强,由于激发而产生的自由电子也就越多,相应的,电阻就会越小。光敏电阻的优点有内部的光电效应和电极无关(光电二极管才有关),即可以使用直流电源。而与灵敏度和半导体材料、以及入射光的波长有关,并且光敏电阻性价比高,使用方便。其电路组成如图所示: 图2光照采集电路 2.3 超声波坐姿测距模块 采用超声波传感器检测的原理是通过测量人脸与桌面的距离来确定正确坐姿。当人脸与桌面的距离小于30CM时就系统会发出语音提

视力保护仪项目策划书

辽宁科技大学电子协会 视力保护仪计划书 桌面视力保护仪 负责人:陈鹏翔 联系电话: 地址: 2016年11月

辽宁科技大学电子协会 概述 现代社会的大量电子产品,比如电脑、电视机、游戏机,在给人们的生活学习、工作带来方便的同时,也带来了一一系列的负面作用,比如长时间的用眼,导致用眼的疲劳,进而引发青少年的近视,导致近视眼的大量出现。近视已经成为当今世界范围内发病率较高的眼病之一,如何保护视力已经引起了社会各界的广泛关注。 本文提出了一种视力保护仪预警的设计方案。当青少年用眼距离小于健康标准的距离时能够为青少年及时提醒,以达到预防近视的目的。本文所作的主要工作如下: (1)介绍了近视眼病产生的原因,分析了当前已有视力保护方法和保护装 置存在的问题和不足,指出了开发新型视力保护装置的迫切性和必要性。 (2)而我们所做的就是利用自己所学的知识来尽量减少现在青少年的近视 率的上升。 (3)该产品的主要原理是利用单片机来控制红外传感器等外围部件工作, 以此实现预防近视的目的。 (4)该产品的主要优点在于它的便捷性及低廉的成本。 关键词:视力保护红外测距

辽宁科技大学电子协会 目录 一.项目背景分析 (3) 二.当前市场存在相关产品 (4) 三.项目目标 (6) 四.项目策略及活动 (6) 五.功能原理概述 (6) 1.基本组成 (7) 2.基本功能实现 (7) (1)时间提醒功能 (7) (2)时间显示功能 (7) (3)距离报警 (7) (4)光线提醒 (7) (5)多功能 (8) 六.市场预测 (8) 附录 (9)

辽宁科技大学电子协会 一.项目背景分析 随着科学技术的发展,大量的电子数码产品已经进入到了人们生活、学习的各个方面,像手机、电脑、MP3等数码产品在我们的四周到处可以见到。这些数字产品在给人们的生活、学习、工作带来方便的同时,也带来了一系列的负面作用,例如青少年的视力保护就是其中一个值得思考的问题。由于青少年本身的自我控制能力比较差,很容易沉迷于像电脑、手机等这类数字产品中。长时间的用眼,很容易导致眼疲劳,进而引发青少年的近视。郑荣领、季成叶等教授分析了1985年以来的全国学生体质健康调研的结果,指出:视力不良是我国青少年中检出率最高。近视的检出率与严重程度都伴随年龄增长而逐步上升。其中,约70%的近视新发病例出现在自小学高年级到高中的青春期发育阶段。马军等教授的研究显示屏幕闪烁可致眼疲劳和眼部肌肉调节功能下降,并且也有资料显示:寒暑假近视高发,表明长时间看电视、用电脑且离屏幕距离太近是青少年近视的非常重要的一个原因。调查表明,平均每天看电视时问小于1小时、1~2小时、2"--'3小时、3小时及以上的居民所占比例依次为13.9%、25.5%、34.6%和26.O%,青少年花在看电视上的时间更多。近视对青少年的成长和发展都是极为不利的,所以视力保护的问题已经引起了社会各界的广泛关注。近视眼已经成为当今世界范围内发病

多功能视力保护器设计开题报告

重庆科技学院 毕业设计(论文)开题报告 题目多功能视力保护器的设计 学院电气与信息工程学院 专业班级自动化1101 学生姓名周玲玲学号 200441640 指导教师吴明芳 2015年3月18 日

开题报告填写要求 1.开题报告作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下,由学生在毕业设计(论文)工作开始后2周内完成,经指导教师签署意见及系主任审查后生效。 2.开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式(可从教务处网址上下载)打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后应及时交给指导教师签署意见。 3.学生查阅资料的参考文献理工类不得少于10篇,其它不少于12篇(不包括辞典、手册)。 4.“本课题的目的及意义,国内外研究现状分析”至少2000字,其余内容至少1000字。

毕业设计(论文)开题报告 1.本课题的目的及意义,国内外研究现状分析 本课题的目的及意义: 中国是世界上近视发病率比较高的国家,根据市场调查显示,我国大学生视力低下率为77.95%,高中生视力低下率72.8%,初中生视力低下率53.43%,小学生视力低下率为26.96%。 在回收的网络问卷“你觉得造成你眼睛近视的原因是什么”选项中,选择“写字看书姿势不正确的”占52.4%,选择“因看电视引起近视的”占46.7%,选择“因上网引起近视的”占44.8%,而选择“作业太多导致近视的”占43.8%。 由此可以看出,中国学生视力低下的状况令人担忧,而写字看书姿势不正确、看书写作业的时间太长和光线的过强和过弱是导致中小学生近视的主要原因。 学生近视已经成为我国社会日益严重的问题。国家有关部门对许多职业都有硬性的视力要求,而且一旦近视,即使花再多的钱医治也不可能恢复原有的视力。近视是渐进性的疾病,预防和保护至关重要。 研究表明,造成近视的原因有99%来自于同学们平时读书、写字时的坐姿不是很标准,导致眼睛距离书本太近所导致。大部分孩子喜欢趴在课桌上读书写字,并且老师、家长又不能常常在身边提醒。日复一日,年复一年,致使许多学生早早地架上了眼镜。如果顺其自然 90%的孩子将来注定要和眼镜做一辈子的近视伴侣。国家教委规定:学生在读写时,应在一定亮度下,眼睛离读物一尺,身离书桌一拳。 学习压力如此之大,学习时间如此之多,近视发病率越来越高。2006年09月13日,黑龙江省暨哈尔滨市青少年心理健康宣传月活动圆满结束,活动月期间,50余名心理咨询专家对 2000余名大中小学生进行义务咨询时发现,近30%学生处理人际关系困难,近60%中小学生学习压力大。由此可见,近视给孩子们带来诸多困扰。 近视作为一种现代通病,几乎没有办法根治它。目前的激光切除手术其实是伤害了人体的自然完整,伤害着身心的健全。所以,有一个保护视力的装置便显得越来越重要。 因此,我们进行了多功能视力保护器的研究。人机交互和以人为本的理念,使物理学、电子学、人体工程相结合,纠正一些不良的读写习惯,防止因长期使用不正确的读书写字姿势而导致的近视、脊椎弯曲变形、驼背、斜视以及颈椎病等。尤其对学生群体而言,可帮助学生矫正坐姿,改善学习环境,培养学生良好的学习习惯,保护学生视力。为中小学生的健康成长发挥

本科论文-多功能视力保护器

本科论文-多功能视力保护器

安徽三联学院 本科学年论文 多功能视力保护器 Multi-function vision protector 10级(2)班 指导教师 ************ 2012年1月11日 信息与通信技术系

[摘要]目前青少年视力降低视整个社会共同关注的问题,无论在国内还是国外,过度用眼是造成这一问题的根本原因,预防是保护视力的有效方法,因此本论文提出了多功能视力保护电路的设计,多功能保护器主要包括测距,感光以及定时的功能其中测距和感光模块由相应模块的传感器构成来实现对使用者距离与周围光线强弱的监测和报警功能,定时模块由单片机运行程序构成实现对学习时间进行定时并通过报警来提示已到时间总体来说这三个功能同时生效即提醒使用者注意用眼。 关键词:传感器;测距;定时。

[ABSTRACT] At present teenagers vision of the whole society to reduce both at home and abroad, with the eye excessive is to blame for the causes of the problems, prevention is the effective method to protect vision, so this paper puts forward the multi -function vision protection circuit design, multi 一function protector mainly includes ranging, sensitive and timing functions including rang and photosensitive module by corresponding module sensor constitute to realize user distance and ambient light of the strength of the monitoring and alarm function, timing module by singlechip microcomputer to realize operation produces for timing and through the alarm to hint already to time overall these three functions at the same time effect that remind users pay attention to use eye. Keywords: sensor;ranging;timing

基于单片机的视力保护及身姿矫正器设计

摘要 近年来,我国青少年近视率大大增加。对此本文提出了一种以单片机为核心的视力保护及坐姿矫正器设计。本文利用大学三年课堂中所学习的的一些理论知识和实训课中所学到的实践能力,以STC89C52单片机为核心元器件,围绕它进行硬件电路设计和软件程序设计。 其中硬件电路有:整体电路的核心单片机最小系统电路、用来检测书写距离的红外线检测电路、用来检测学习时光线强弱的光线检测电路、用来作为显示设备的LCD1602液晶显示电路、以及用来作为提醒报警的蜂鸣器LED提醒电路。 软件程序方面,本设计主要利用单片机C语言作为软件语言,其中比较主要的有红外线模块驱动程序、定时报警程序、单片机驱动程序等。 本设计以单片机原理与接口技术、C语言程序设计、数字电子技术、模拟电子技术等课堂里的知识传感器等知识为主要理论依据,具体就多功能视力保护器的理论与硬件设计进行了研究。 关键词:单片机原理与接口技术;传感器技术;C语言程序设计;

目录 第一章设计背景 1.1引言 1.2研究背景与意义 第二章产品的功能 2.1、预计功能 2.2、具体设计思路 第三章硬件设计 3.1、主电路的组成 3.2、单片机最小系统电路 3.3、红外线检测电路 3.4、光线检测电路 3.5、报警电路 3.6、其他辅助电路 第四章软件设计 4.1、程序框图 第五章心得体会 第六章结论 第一章设计背景 1.1引言 青少年时期是身体发育的重要阶段,由于青少年在看书、写字时不能持久保持正确姿势,容易造成近视、驼背等疾病,严重危害青少年的正常发育。目前很多学生由于不注意自己的坐立姿势,小小年纪就给人一种精神不振的感觉,时间长了对其自身的骨骼成长也有很大影响。据调查,现在的青少年有60% 80%都有不同程度的近视、驼背、偏肩等情况,对未来的学习、工作、生活造成很大影响。另外,成年人也需要保持正确的坐姿,以防脊椎患病。 1.2研究背景与意义 通过对现有产品的调查,市场上的视力坐姿矫正器主要机械平衡式坐姿矫正器,列如电子平衡式防瞌睡报警器、背背佳、利资坐姿乔正器、支架式坐姿矫正器等等。这些产品主要是通过力的作用,将身资强行纠正。因此自身存在着很大的局限性。例如,对身体有很大的负担,会造成呼吸不畅,身体紧绷长时间得不到放松等等。而且还会让人产生厌倦的心理,一旦不使用,读书学习的姿势又会变得原来那样,不能让人养成一个良好的学习习惯。 而本产品能够随时提醒读写者,端正坐姿,挺直腰背,养成良好的读写习惯,提高学习效率,有效防止驼背、脊椎弯曲以及近视等身理疾病,有效的保护学生

基于单片机的视力保护器电路设计(开题报告)

基于单片机的视力保护器电路设计(开题报告)

安徽科技学院 毕业论文(设计)开题报告 教学院(部):理学院 专业名称:电子科学与技术 姓名:毕成治 学号: 1886080201 届别: 2012届 指导教师:吕越凤 2012 年 3 月

四、研究内容: 鉴于单片机芯片的智能处理功能,本设计采用理论计算和实验验证的方法相结合的以单片机芯片为核心的主体电路。首先是对各单位电路进行设计,并选择合适的元器件。在选择元器件时,要注意所选芯片的性价比,对于电阻、电容等常用元件要先进行参数计算后再选择。其次是设计整个电路,并在计算机上对各个单元电路进行相应功能的调试仿真。其中单片机芯片选用较为普遍的8051型,传感器选用水银滚珠型重力传感器,光线报警选用光敏电阻来实现,报警发声系统选用以HFC5219芯片为核心的发声硬件电路。在设计中利用8051型单片机的定时功能即P3.4和P3.5的T0和T1,利用单片机的汇编语言进行编程。电路通过编程实现自动复位。本次设计的研究内容是设计一个多功能视力保护器。它具有以下功能: 1.当使用者头部与书桌之间的距离过近时(小雨40cm),电路将发出声光提示; 2.当读写环境光线照度不足时,电路将发出声光提示; 3.当使用时间达到50分钟时,电路自动发出声光提示,提醒使用者注意休息; 4单片机的主频为6KHZ,电路测光报警的灵敏度可调; 5.电路可靠,要求通过计算机仿真并且能够实现相应的功能。 能够真正帮助学生做到过肩教委规定的:学生在读写时,应当在一定亮度下,眼离读物一尺,身离书桌一拳。 系统硬件设计主要以8051型单片机为核心,功能电路主要包括传感器辅助坐直报警电路、光线报警电路、定时报警电路以及报警发生电路等核心电路。利用单片机汇编语言。图(1)是本系统设计的基本框架图。 图(1)

2019最新视力保护器的设计与实现开题报告

1. 选题的背景和意义 我国是世界上近视发病率最高的国家之一,近视眼人数世界第一。据统计由于近视导致的眼盲,已仅次于白内障,青光眼而居第三位。近视已被列为三大疾病之一。 中国学生视力低下的状况令人担忧,而写字看书姿势不正确和看书写作业的时间太长是导致近视的主要原因。所以设计一款人性化的视力保护器意义重大。 1.1 选题的背景 近视在发展中国家十分突出,亚洲国家近视发生率在70%-90%左右;美国和欧洲近视发生率在30%-40%,全世界几乎所有的人群都存在近视。亚洲人比欧洲人更为常见,女人比男人常见(女性是男性的两倍)。 目前,据中国、美国、澳大利亚合作开展的防治儿童近视研究项目前期调查显示,我国人口近视发生率为33%,全国近视眼人数已近4亿,已经达到世界平均水平22%的1.5倍。而近视高发群体——青少年近视发病率则高达50%至60%,其中小学生近视眼发生22.78%,初中生为55.22%,高中生为70.34%,大学生高达80%以上。我国是世界上近视发病率最高的国家之一,近视眼人数世界第一。据统计由于近视导致的眼盲,已仅次于白内障,青光眼而居第三位。近视已被列为三大疾病之一。 而引起近视的主要因素:1.用眼距离过近。据有关资料报道,青少年近视眼以长期用眼距离过近引起者为多见。青少年眼睛的调节力很强,当书本与眼睛的距离达7-10厘米时仍能看清物体,但如果经常以此距离看书,写字就会使眼睛的调节异常紧张,从而可形成屈折性(调节性)近视,所谓的假性近视。如果长期调节过度,使睫状肌不能灵活伸缩,由于调节过度而引起辐辏作用加强,使眼外肌对眼球施加压力,眼内压增高,眼内组织充血,加上青少年眼球组织娇嫩,眼球壁受压渐渐延伸,眼球前后轴变长,超过了正常值就形成了轴性近视眼,所谓真性近视。而正常阅读距离应是30-35厘米。2.用眼时间过长。有的青少年看书写字做作业,看电视等连续3-4小时不休息,甚至到深夜才睡觉休息,这样不仅

基于单片机的超声波视力保护仪的设计毕业设计论文

毕业设计 设计题目:基于单片机的超声波视力保护仪的设计

目录 陇东学院本科生毕业设计诚信声明 (1) 基于单片机的超声波视力保护仪的设计 (2) 摘要 (2) 关键词 (2) Abstract (2) 1 引言 (3) 1.1 研究的背景 (3) 1.2 研究的主要内容 (3) 1.3 应解决的关键问题 (4) 2 总体方案设计 (4) 2.1 硬件设计 (5) 2.1.1 电源稳压电路设计 (5) 2.1.2 主控制器模块 (5) 2.1.3 光照强度检测模块 (5) 2.1.4 报警提示模块 (5) 2.1.5 坐姿检测模块 (5) 2.1.6 显示模块 (5) 2.2 最终方案 (6) 3 硬件实现及单元电路设计 (6) 3.1主控制模块 (6) 主控制最小系统电路如图3.1所示]9[。 (6) 3.3 蜂鸣器报警驱动电路 (7) 3.4 按键电路 (8) 3.5 光照强度检测电路 (8) 3.6 显示模块 (9) 3.7 超声波坐姿测距模块 (9)

3.8 定时报警电路 (11) 4 系统软件设计方案 (11) 4.1 系统主程序流程图 (12) 5 系统分析 (13) 5.1测试结果及误差分析 (13) 7优点和不足 (14) 结论 (15) 参考文献 (15) 致谢 (16) 附录1 总电路图 (17) 附录2成品展示 (18) 附录3(单片机C源程序清单) (19)

陇东学院本科生毕业设计诚信声明 本人郑重声明:所呈交的本科毕业设计,是本人在指导老师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议,除文中已经注明引用的内容外,本设计不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 作者签名: 二 O 一五年月日

视力保护器的设计

目录 摘要 .............................................. - 1 -前言 .............................................. - 2 - 一、系统设计电路方案论述 ............................ - 3 - 二.电路设计分析..................................... - 5 - (一)电路原理框图:................................. - 5 -(二)电路设计原理图................................. - 5 -(三)电路总体工作原理.............................. - 12 - 三、制作调试 ...................................... - 12 - 四、总结.......................................... - 13 -致谢 ............................................. - 15 -参考文献.......................................... - 16 - 视力保护器的设计 [摘要]本设计主要实现测距报警、测光报警以及定时报警功能。利用超声波发射接收器、 NE555、光敏电阻等元件组合成电路,来实现上述功能。通过超声波接收头对接收的超声波 信号进行调制输出,所采用的是纯硬件电路,且分别对超声波接收与发射、NE555及光敏电 阻的特性及各个功能进行分析,通过这些元件的组合来实现设计所需的报警功能。该视力保 护器实用、方便、功耗低、易于维护,并且具有保护使用者视力、预防近视的功能。 [关键词] 视力保护器多功能超声波光敏电阻 NE555 报警功能 前言 目前,青少年视力低下,已成为国内外共同关心的公共卫生问题。资料显示,我国小学 生视力低下率为 26.96%,初中生 53.43%,高中生 72.8%,大学生 77.95%。特别是调查显 示 50%以上的学生及家长缺乏视力保健最基本的科普知识,不懂得“近视与盲只差一步”的 危害性,因而有 41.6%视力低下的学生并未采取任何矫正措施,并且缺乏专业机构的治疗。 因此设计一个视力保护器用来保护视力是由为重要的。 此设计基于实验室现有的硬件平台,主要实现多功能视力保护器的硬件开发与设计,并 完成相应的硬件制作。其研究内容分为两部分:对视力保护器的硬件设计和硬件制作。在设 计中存在着如何有效的提高视力保护以及对硬件电路准确调试的难点。在硬件设计中,基于 超声波技术设计的多功能实现控制声光提示电路工作的理论研究有一定的研究意义。 一、系统设计电路方案论述

多功能视力保护器CAD课程设计

2016 ~ 2017 学年第2 学期 《电子线路CAD实训》课程设计报告 题目:多功能视力保护器 专业:电子信息工程 班级:电子信息工程2班 姓名: 指导教师: 电气工程学院 2017 年5 月22 日 第1页

一、任务书 第2页

摘要 目前,青少年视力低下,已成为国内外共同关心的公共卫生问题。调查显示学生及家长缺乏视力保健最基本的科普知识,不懂得“近视与盲只差一步”的危害性,有41.6%视力低下的学生并未采取正确的矫正措施,又缺专业机构的治疗。 因此我们进行了多功能视力保护器的研究设计。通过创造健康的读写环境和科学方式,避免因长期读写(包括看书、写字、用电脑、看电视等)而导致的近视、驼背、脊柱侧弯、斜视、颈椎病等疾病的发生和发展,用非医药的手段,防范和解除因不良的写作习惯给人们带来的伤害。 本设计主要实现测距报警、测光报警以及定时报警功能。利用超声波发射接收器、NE555、光敏电阻等元件组合成电路,来实现上述功能。通过超声波接收头对接收的超声波信号进行调制输出,所采用的是纯硬件电路,且分别对超声波接收与发射、NE555及光敏电阻的特性及各个功能进行分析,通过这些元件的组合来实现设计所需的报警功能。该视力保护器实用、方便、功耗低、易于维护,并且具有保护使用者视力、预防近视的功能。 关键词:视力保护器;多功能;超声波;光敏电阻。

目录 摘要 (1) 第一章引言 (3) 1.1 选题的背景 (3) 1.2 视力保护器的现状 (3) 第二章设计的目的及要求 (4) 1.1 设计的目的 (4) 1.2设计的要求 (4) 第三章电路设计分析 (5) 3.1电路原理框图 (5) 3.2电路设计原理图 (5) 第四章电路总设计 (6) 4.1自制元件Bell (6) 4.2电路原理图 (7) 参考文献 (9) 总结 (10) 三、指导记录(包括合作讨论情况) (11)

基于单片机的简易视力保护器的研究设计

单片机原理及应用课程设计设计题目:基于单片机的简易视力保护器的研究设计 姓名** 学号201851** 院系物理与电子工程学院 专业电子信息科学与技术 年级2018级 指导教师** 2020年6月10日

目录 摘要 (1) ABSTRACT (2) 第1章绪论 (3) 1.1 设计背景 (3) 1.2 现状及其发展 (3) 1.3 主要研究内容 (4) 第2章硬件设计 (5) 2.1 芯片介绍 (5) 2.2 显示部分 (6) 2.3 报警部分 (8) 2.4 按键部分 (9) 2.5 复位电路 (9) 第3章软件设计 (11) 3.1 汇编语言 (11) 3.2 流程图 (11) 第4章系统调试 (13) 4.1 硬件调试 (13) 4.2 软件调试 (13) 第5章总结 (16) 参考文献 (17) 附录一程序 (18) 致谢 (24)

摘要 本文主要说明电梯控制模型出现的意义、过程以及发展,并且简单地介绍了在这中间过程中所使用的单片机芯片以及一种采用单片机AT89C51芯片进行电梯控制系统的设计方法。除此之外,还主要阐述如何使用单片机进行编程来实现电子设计的方法,利用单片机编程实现功能,原理图采用PROTEUS专业软件来设计,实现将设计产品化。本次设计更注重了把一些新的思路加入到设计中,包括采用了AT89C51芯片,使用C语言进行编程,使其具有了更强的移植性,更加利于产品升级。 关键词:AT89C51; 电梯控制系统; C语言

ABSTARCT This paper mainly explains the significance,process and development of elevator control model.And the microcontroller chip used in this process and a design method of elevator control system using a single chip AT89C51 chip are introduced.In addition,also mainly describes how to use SCM programming to achieve electronic design methods,using SCM programming to achieve functions,schematic diagram using PROTEUS professional software to design,to achieve the design product.This design pays more attention to add some new ideas into the design,including the use of AT89C51 chip,using C language programming,so that it has a stronger portability,more conducive to product upgrade. Key words:AT89C51; Control system of lift; C languange

智能视力保护仪

智能视力保护仪 Company number:【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】

华侨大学厦门工学院 单片机控制系统课程设计报告题目:智能视力保护仪 专业班级:电子1班 学生姓名:陈炳刚 学号: 指导教师:刘玉玲 2015年 6 月 5 日 课程设计任务书

目录

AT89S51单片 (2) 、HP-208-N-L功能特点 (3) 第一章系统控制模块的硬件设计 是一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元,功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。 控制模块的硬件构成及说明 系统控制单元是以AT89S51单片机主控模块为核心,其它外围电路主要包括:环境光采集电路、时钟模块、热释红外传感器模块、看门狗模块、按键电路、EEPROM存储模块、超时报警模块、数码管显示模块,其结构框图如图1-1所示。

。 系统控制的主要硬件电路 考虑到本系统安装时受环境影响因素比较多,且教室控制设备中的人体存在传感器、光敏三极管等经常会因环境情形变化而不稳定,所以在设计过程中,电子元器件的选用、线路布置和设备的安放要充分考虑到抗干扰问题。、HP-208-N-L功能特点

1.全自动感应:人进入其感应范围则输出低电平(待机状态输出为高电平),人离开感应范围则自动延时关闭低电平,返回至待机时的高电平。 2.光敏控制(可选择,出厂时未设):可设置光敏控制,白天或光线强时不感应。 3.两种触发方式:(可跳线选择) a.不可重复触发方式:即感应输出低电平后,延时时间段一结束,输出将自动从低电平变为高电平; b.可重复触发方式:即感应输出低电平后,在延时时间段内,如果有人体在其感应范围活动,其输出将一直保持低电平,直到人离开后才延时将低电平变为高电平(感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段,并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点). 4.具有感应封锁时间(默认设置:无封锁时间):感应模块在延时时间一结束(即停止输出),可以紧跟着设置一个封锁时间段,在此时间段内不接受任何感应信号。此功能可以实现“感应输出时间”和“封锁时间”两者的间隔工作,可应用于间隔探测产品;同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。(此时间可设置在零点几秒—几十秒钟). 5.工作电压范围宽:默认工作电压DC5V-20V 6.微功耗:静态电流<50微安,特别适合干供电的电器产品。 7.输出高电平信号:可方便与各类电路实现对接。 1.2.2系统主控电路 本系统的主控模块采用AT89S51作为主控芯片,它是一种低功耗,8位CMOS工艺处理器,具有8K在线可编程Flash存储器,片内的Flash可多次编程,为在线编程提供了方便。片内有128字节的RAM,4KB的EEPROM,由于合理的安排使用片内RAM空间,所以没有片外扩展的RAM,使电路结构简洁。该芯片的主要特征见如表: 表 AT89S51主要特征

智能视力保护器的设计_毕业设计

毕业设计 智能视力保护器的设计

摘要:本论文阐述了一种基于单片机的智能视力保护器的设计。该设计以89C52为核心,可实现距离监测、光强监测、学习时间监测及报警等功能,通过LCD显示各种参数信息,并能在线修改各个参数初值来适应不同使用者的需求。测距是利用超声波传感器来实现,光强检测是通过光敏元件实现,定时功能由89C52单片机定时器实现的。软件利用C语言进行编程,并采用模块化的设计思路。该系统具有简单实用的特征,对青少年视力保护具有很好的效果。关键词:STC89C52;超声波;视力保护 Abstract:This paper expounds a design of intelligent vision protector based on single chip microcomputer. The system with 89C52 as the core ,which can realize distance monitoring, light intensity monitoring, learning time monitoring and alarm function, uses LCD to display various parameter information, and changes the parameter initial value online to adapt to the needs of different users. Distance measurement is realized by ultrasonic sensors, light intensity detection is achieved by photosensitive element, timer function is realized by 89C52’s timer. Software design uses C language to programe, with modular thought. The system has the characteristics of simple and practical, has the very good effect to teenagers vision protection. Keywords: STC89C52; Ultrasonic; Vision protection 1 引言 1.1 课题背景 当前由于电视、网络的高速发展、学习压力的加重等诸多因素,使得青少年长时间不卫生、超负荷用眼,造成了青少年近视率大大提高。据国家统计局最近的一项调查显示,目前我国学生视力低下的状况令人担忧。小学生近视比例为34%,初中生为68%,重点高中生为90%左右,在校大学生视力合格者更少。而在高考体检中由于自身缺陷原因被限考的学生当中有74%为近视。据卫生部、教育部联合调查,目前我国学生近视发病率居世界第二,人数居世界之首,全国近视及眼疾患者近3亿人,已经成为全社会关注的公共卫生和社会问题。视力下降不仅影响青少年的日常生活和学习,对青少年的身心健康造成极大的影响,同时给青少年的成长与发育造成极大的障碍。 在这种情况下,亟须开发一种智能视力保护器。通过创造健康的读写环境和科学方式,避免因长期读写而导致的近视、驼背、脊柱侧弯、斜视、颈椎病等疾病的发生和发展,用非医药的手段,防范和解除不良读写习惯,避免给人们身体

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