防近视护额产品的设计与实现

2018-09-13 11:22:00 电脑知识与技术2018年17期

魏居祥 巢海鲸

摘要:该设计是一款集成电路板和手机APP相结合的多功能护眼产品。手机app选择用户行为模式,集成的电路板具备遥距测量,用户光照强度提醒,光照强度弥补、坐姿提醒,用眼时长提醒、播放眼保健操口令等多种功能,有效降低青少年近视发生率。

关键詞:遥距;防近视;Android

中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2018)17-0121-01

1 背景

随着科学技术的发展,互联网产品在人们的生活中扮演越来越重要的角色,21世纪更是信息飞速发展的时代,市场上的各种各样的电子产品吸引着青少年和儿童,很多人因为不规范的用眼习惯导致近视,保护眼睛势在必行。

目前市场的护眼产品:有矫正器和电子佩戴产品两种。矫正器一般都是一体成型的塑料产品,安装在书桌上,不太方便。电子佩戴产品一般都是佩戴设备,具备功能较少,且价格昂贵。该项目利用单片机连接超声波、光感等模块,实时获取结果,纠正坐姿,达到保护眼睛的目的。

2 项目总体设计

防近视护额产品的结构如图1所示。该项目总体设计分为2部分:一是硬件设计,一是android软件编程。该设计主要用超声波模块测距,当距离过近时通过单片机控制蜂鸣器发出警报提醒使用者注意用眼规范,用光敏电阻感应环境的光照强度,当光照不足时控制护额上的LED进行补光,当使用者使用时间过长时通过蜂鸣器发出报警。使用结束后将电源关闭即可。

3 硬件电路设计

硬件电路主要由单片机及一些外设组成,采用宏晶公司的STC15F2K60S2芯片作为本次设计的主芯片,外设主要是由蓝牙模块、超声波模块、供电模块和光感模块组成。

蓝牙模块采用HC-05,功能强大且较为便宜。蓝牙版本为蓝牙2.0,兼容性较高。

超声波模块采用HC-SR04,可以提供2CM-400CM的非接触式的距离感测功能,测得的距离精度高达3mm。

G5516光敏电阻传感器模块,采用灵敏型光敏电阻传感器,比较器输出,信号干净,波形好,驱动能力强。

4 软件系统工作流程

该项目软件部分通过android编写,启动软件并初始化之后通过蓝牙与硬件系统实现连接,然后接收硬件系统返回的数据并判断数据是否符合设定的标准,如果符合则继续接收反馈回来的数据。如果不符合,则命令蜂鸣器报警直到接收到符合标准的数据时停止。

4.1 控制端软件设计

采用android编写操作界面,进入程序后通过蓝牙与硬件系统建立连接,步骤如下:

1)安卓使用蓝牙首先要获得权限,获取代码如下:

2)获取本地蓝牙适配器,如果蓝牙未开启,开启蓝牙设备;

3)搜索已配对的蓝牙设备,并添加到已配对的列表中;

4)搜索还没有配对的蓝牙设备,并添加到未配对的列表中

5)搜索到设备之后就需要对设备进行连接和通信(这里包括写入和读取,用法和Socket相同,但是在写入的时候,需要将字符串转化为16进制。)

4.2 通信协议编写

4.2.1 约定

将计算机方称为上位机,将单片机方统称下位机。数据格式均采用二进制码。

4.2.2 通信过程描述

通信采用主从式,一问一答,非问莫答,避免下位机同时发送数据产生冲突。联机过程:

1)握手

每次运行时,上位机对每一个下位机均发送握手命令,下位机接收正确回送握手成功,否则会回送错误。上位机据此来确定下位机的状态(是否联机)。

2)命令

通常状态下,上位机发送相关命令,下位机根据命令回送相关数据。

4.2.3 通信数据帧格式

1)起始符:标识一次发送的开始1字节,默认位23H

2)下位机类别:区分下位机的类别,不用时为0

3)下位机地址号:指示下位机的序号,不用时为01字节。如15号机:0FH

4)命令:2字节,区分不同的操作

5)校验标志:1字节,无校验时为0,异或校验时为1,CRC校验时为2

6)数据长度:2字节,指示实际有效数据的个数,不用时为0

7)数据:实际有效数据、数据长度个字节

8)校验码:有效数据的校验码,如校验标志为0,此字节省

9)结束符:标识一次发送的结束1字节,正确为5AH,错误为55H

5 结束语

该产品是集成电路板和手机APP相结合的一款多功能护眼产品,弥补了市场不足。硬件由自己搭建,价格低廉,具有很强的市场前景和推广性。

参考文献:

[1] 谢自美. 电子线路设计·实验·测试[M].2版. 北京: 电子工业出版社, 2011.

[2] 胡学海. 单片机原理及应用系统设计[M]. 北京: 电子工业出版社, 2015.

[3] 宏晶公司. STC15F2K60S2技术手册[Z]. 2013.

[4] 陈佳, 李树强. ANDROID移动开发[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2016.

[5] 朝阳电子. 超声波模块参考[Z]. 2017.