防近视视力保护器设计.docx

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1、防近视视力保护器摘要本文设计了一种基于89c52单片机的防近视视力保护器。这个视力保护器以89c52为主要核心，在软件方面运用C语言进行编程，在硬件方面运用了蜂鸣器报警模块、光线检测模块、LCD显示模块、超声波测距模块以及单片机自带的定时功能，还包括电源和按键模块。光线检测模块，则利用光敏电阻和AD采集模块来完成功能。LCD显示模块，则利用LCDI602液晶来显示各种参数，比如距离，光照强度以及时间等等。超声波测距模块，则利用超声波模具以及超声波反射的原理来完成功能。当学习者开始学习的时候，保护器就会进行计时、测距以及光线检测，如果出现超时、学习距离太近或者学习环境太暗或太亮，保护器就会发出报

2、警提醒，以致起到了视力保护的作用。关键词：单片机；超声波；视力保护；光线检测DesignofvisionprotectoragainstMyopiaAbstractInthispaper,aNewVisionProtectorbasedon89c52mcuisdesigned.Theeyeprotectoruses89c52asthemaincore,andusesClanguagetoprogramthesoftware,inthehardwareaspect,itusesthebuzzeralarmmodule,thelightdetectionmodule,theLCDdisplaymo

3、dule,theultrasonicrangingmoduleandthetimingfunctionofthesinglechipmicrocomputer,includingthepowersupplyandthekeymodule.Lightdetectionmodule,theuseofphotosensitiveresistorandADacquisitionmoduletocompletethefunction.LCDdisplaymodule,thenuseLCD1602LCDtodisplayvariousparameters,suchasdistance,lightinten

4、sityandtimeandsoon.Ultrasonicrangingmodule,thentheuseofultrasonicmoldandtheprincipleofultrasonicreflectiontocompletethefunction.Whenthelearnerbeginstolearn,theprotectorwilltime,measuredistanceanddetectIightJfthereisatime-out,learningtoocloseorlearningenvironmentistoodarkortoobright,theprotectorwills

5、endanalarm,somuchsothatitprotectsyoureyes.Keywords:Single-chipcomputer;UItrasonicwave;EyeProtectioniLightdetection1前言11.1 研究的现状与意义11.2 主要的研究内容12设计过程22.1 硬件方面的设计过程32.1.1 89C52单片机32.1.2 主控制模块42.1.3 电源电路52.1.4 蜂鸣器报警电路52.1.5 按键电路72.1.6 光照强度检测电路82.1.7 液晶显示电路92.1.8 超声波测距模块IO2.1.9 定时报警电路122.2 软件方面的设计过程132.

6、2.1 系统的总体流程图142.2.2 光照强度检测程序图152.2.3 计时程序图152.2.4 超声波测距程序图162.3 测试163总结17参考文献17谢辞18附录191前言防近视视力保护器由89C52单片机，超声波测距，蜂鸣器，发光二极管，光敏电阻，LCD显示器等元件组成，再运用硬件与软件技术相结合，设计出一个有测距提醒，定时，测光线强度报警功能的，并有LCD液晶显示模块进行实时显示的新型坐姿矫正器，而且学习者还可以根据自身的实际情况自行调节光照和距离的参数，不仅实用，还非常符合人性化。L1研究的现状与意义随着社会生产力和科学技术水平的不断发展，崭新的智能手机、笔记本电脑以及台式电脑层

7、出不穷，新的游戏也争先恐后的出现，导致众多学生视力低下。然而，对于还没有手机的中小学生，写作主要是近视的原因，姿势不对，看作品的时间太长也是原因之一。跟据数据的介绍，中国青年近视率高居世界第二位，发病率达到六成以上。其中，小学学生近视率达到两成，初中学生达到五成，高中学生更是高达七成，大学学生就更多了，达到八成以上。撇去大学生不说，单单就看中小学生，他们患近视竟然占了学生总数的68%,近七成的近视率，患者大概有6400多万人，患者人数高居世界首位！另外，在网上收集的调查中，“你认为造成近视的原因是什么”这个问题，其中选择了“写字看书的姿势是错误的”的占61.23%,选择“因看电子产品导致近视的

8、”的占35.97%。由此可知，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。对于防近视视力的研究，现有的产品有许多种。例如，调整坐姿的背背佳，对眼睛进行恢复矫正的护眼仪，还有就是测距式的有报警提示功能的坐姿矫正器，等等。不同的产品有着不同的优缺点。比如，背背佳虽然可以让你的腰挺直防止近距离看事物导致近视，可是，人体的脊椎与关节不可以一直维持一个姿势太久，不然肌肉会僵硬，限制了人们运动的时间；护眼仪虽然可能可以使轻度的近视有所恢复，不过如果是重度近视呢，或者学生用了护眼仪后还是继续因书写姿势不正确和书写时间过长导致近视呢，这并不能解决根本问题。然而，

9、有提醒功能的坐姿矫正器就不一样了，既不会让你维持同一个姿势，也可以让你从根本上改正坐姿，非常人性化。在设计之前，必须要有基本的理论知识和实验知识作为基础，然后就是选择合适的元件，不能太廉价，也不需要太昂贵，其次就是对整个电路进行设计、调试、仿真等等。对于元器件的选择，我用89C52单片机作为核心单片机，超声波传感器来作为坐姿传感器，光敏电阻来检测光照强度，蜂鸣器充当报警发声器。这次设计的防近视视力保护器的功能众多，它可完成以下这些作用：(1)测光和测距功能。在学习者学习前，视力保护器已经设置好了一定的学习距离和合适的光照强度以及学习时间，如果学习者与机器太近的话，或者此前的学习环境太亮或者太暗

10、，又或者学习太久了，保护器则会发生报警提醒。(2)超时会发出报警提示，提醒使用者注意休息，可以通过停止键停止学习，也可以按继续学习键学习。固定定时时间为45分钟，超时则会发出警报。(3)LCD1602液晶可显示当前环境检测的距离，光照强度以及学习时间。(4)具有距离和光照强度参数的设置功能(通过设置键进入设置的界面，按下参数加或者参数减可以设置上限参数和下限参数)。2设计过程对于这次的设计方案，在中央系统的选择上，我使用89C52单片机作为核心主控模块；在测距的选择上，我使用的超声测距模块就是利用了超声波的原理来测量机器与学习者之间的距离；在测光的选择上，我使用的光强检测模块就是利用了光敏电阻

11、的特性来测量当时学习环境的光照强弱大小；对于计时的话，就无需其他工具，因为它可以由单片机自己自身来实现；在发声装置的选择上，我使用的报警模块就用蜂鸣器来完成此功能。当学习者学习距离过短，光照强度太强或太弱，学习时间过长的时候，蜂鸣器就会发出声音报警，提醒学习者学习姿势不标准，学习坏境不合适，学习时间已到达了规定的时间，从而达到预防近视，保护视力的设计要求。总体的设计框架和场景模拟示意图如图2.1所示。(a)图2.1总体的设计框架和场景模拟示意图2.1硬件方面的设计过程2.1.189C52单片机单片机是一个完整的微型计算机，它把中央处理器、存储器、输入输出接口电路、定时器和计数器等部件集成在一个

12、半导体硅片上。控制领域是单片机主要的应用领域。它运用的时候，通常是控制系统的核心而且还会嵌入到里面，所以我们也会把单片机叫做嵌入式控制器(EMCU)或者微控制器(MCIJ)。它的芯片有着尺寸小、耗电少、价格便宜等特点，所以在智能电器、工业控制系统、分布式系统以及通信设备中都有着它的身影，备受欢迎。1STC系列单片机是中国公司研发的单片机，它的功能不仅强大，而且抗干扰的能力也很强大。而且,它系列众多，比如STC12C5410系列、STC12C2052系列等都是它的子系列的一种。STC89C52单片机是宏晶科技公司全新推出的单片机，功能有高速、功耗低、抗干扰性强等等。换了个单片机，那么它的代码指令

13、也会发生变换吗?答案是不会的，STC89C52单片机的指令代码和传统的8051单片机相比，是完全兼容的。它是一个6或12时钟/机器周期可任意设置的高性能CMOS8位微控制器，而且它的FlaSh存储器具有8k的内存。除此之外，它还有着灵活的八位CPU,所以它可以为许许多多的系统提供高效灵活的解决方案。STC89C52的引脚图如图2.2所示。T2P1.0T2EXP1.IPL 2PL 3PL 4Pl. 5Pl. 6Pl. 7 RSTRXDP3.0XD/P3.1JNTO/P3.2 1NTIP3.3TOP3.4T1P3.5WRP3.6RpP3.7XTAL2XTALIULlUUUIJULnJLJU 匚 U

14、UUU40393813736135M 皿32 1311蚁2928272625242322121PDIPl40I2 3I5678910H1213M151617181920PO.3/AD3P0.4/AD4lP0.5/AD5二P0.6/AD6二P0.7/AD7二EA一AlezerogPSEN二 三P2. 7/A15P2.6/A14P2. 5/A13P2.4/A12P2.3/A1IP2. 2/A10 VCCPO.O/ADO PD.I/ADIPO.2AD2P2. 19P2. 0A8图2.289C52引脚图89C52单片机的优点：（1）性能比传统的8051单片机强大，而且指令代码与其完全兼容，不用担心代码

15、问题。（2）它的工作频率的范围是0到40MHz,48MHz是它的实际工作频率。（3）5V单片机的话工作的电压为5.5V到3.3V,3V单片机则为3.8V到2.0V。（4）四路外部中断，下降沿中断或低电平触发中断，掉电模式可以由外部中断低电平触发中断的方式来唤醒。（5）8K片内FlaSh程序存储器可擦写很多次，十万次以上不成问题。（6）集成在芯片上的512BRAM内存的数据存储器。（7）具有LQFP-44、PDIP-40PLCC-44、PQFP-44四种封装形式。（8）ISP在系统可编程/IAP在应用可编程，3秒就可以完成一片8k程序。（9）芯片内置EEPRoM功能。（IO）WDTo（11）内部集成MAX810专用复位电路。（12）16位定时器/计数器有3个，和普通MCS-51单片机的定时器兼容，其中定时器TO还可当成两个8位定时器来运用。（13）定时器软件实现多个UART。（14）它的工作温度是0度到75度，或-40度到85度。（15）通用1/0口（3539个），准双向口/弱上拉是复位之后的P1/P2/P3/P4口，与普通MCS-51单片机的I/O口功能相同；开漏输出口是PO,它有两种情况，如果作为总线扩展就得加上上拉电阻，如果作为I/O口就不用