智能视力保护器的设计

钟国强+解大琴

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

1 设计要求

本设计是以单片机为核心的主体电路，实现定时、坐姿纠正、光线强度检测和报警功能。首先是对各单元电路进行设计，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，并在计算机上对各单元电路进行相应功能的调试仿真。其中单片机选用较为普遍的STC89C52，坐姿传感器选用超聲波传感器，光线报警选用光敏电阻来实现，报警发声选用蜂鸣器发声硬件电路。

本设计的研究内容是设计一个智能视力保护器。它具备以下功能和特点：

（1）当使用者脸部与读物之间的距离小于设定距离时，电路将发出声音提示；

（2）当读写环境光线强度低于设定值时，电路将发出声音提示；

（3）电路可靠，做出实物能够实现相应的功能。真正帮助学生做到国家教委规定：学生在读写时，应在一定亮度下，眼离读物一尺，身离书桌一拳。

2 总体方案设计

系统采用STC89C52单片机作为多功能视力保护器的核心控制单元，本系统通过光敏电阻采集光线信号，通过AD采集光线信号的强弱，把光线强度等级化，通过设定报警等级来实现报警；利用超声波测距传感器测出人脸部与桌面的距离，当小于设定距离时发出报警声提醒；通过单片机内部定时器计时，当使用达到45分钟时电路自动发出声音提示，提醒使用者注意休息；系统采用的报警电路由三极管驱动蜂鸣器组成。系统总体的设计方框图如图1所示。

3 硬件实现及单元电路设计

系统的硬件电路图如图2所示，包含主控制器模块、光照强度检测模块、报警提示模块、按键电路、坐姿检测模块、显示模块。

4 系统软件设计方案

该方案的编程思路是先确定主程序，之后根据各硬件电路功能来设计子程序模块，最后再将各模块嵌入主程序中。这样编程结构简单，由于子程序模块与硬件电路一一对应，所以调试起来十分方便。

系统的软件总流程图如图9所示。

当系统开始工作后，首先进行初始化。然后进行对光照、距离、定时的判定，若光照、距离、定时超出设定值，进入报警系统，报警结束后返回继续判断。若未达到，直接返回去再判定。

5 总结

本次设计在硬件上完成了一个STC89C52单片机的视力保护器的设计，并在此平台上用单片机C语言进行软件设计，经过测试，基本满足设计目标，可以完成各项基本功能。本系统开发空间大，使用灵活，便于用户扩展功能。本文创新点主要为利用单片机设计视力保护器的思想，增加了单片机在现实生活中的应用。利用光敏电阻电路检测光照，通过超声波传感器模块帮助学生保持正确坐姿进而校正其视力，简单方便且不会产生系统稳定性方面的问题；尽可能发挥系统优势，可以方便向其他功能扩展，也就是利用平台优势可以衍生更多功能。实物如图10。

参考文献

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