智能可变角度化妆镜

■北京市西城外国语学校 刘 芃

普通镜子只能照见人的正脸，如果想照侧脸就要转头斜视，但这样不能看到真实的自己。也可以准备两面镜子，一面正对自己，一面侧对自己，与自己侧身成90度，这时望向正对自己的镜子就能看到自己的侧脸，调整角度也可以照见自己的后面，但使用非常不便。

所以，我开展了智能可变角度化妆镜的研究。

一、镜子成像原理

1.光学特性

镜面对光线的反射服从反射定律，其反射能力取决于入射光线的角度、镜面的光滑度和所镀金属膜的性质。与镜面垂直的假想线被称为法线，入射线与法线的夹角和反射线与法线的夹角相等。

平面镜前的物体在镜后成正立的虚像，像与镜面的距离和物体与镜面的距离相等。如果想从镜中看到全身像，镜子至少要有本人身高的一半。凹面镜的反射面朝向曲率中心。

2.聚焦

平行光线入射到凹面镜反射后聚集到焦点（f），焦点位置在曲率中心（c）与镜面距离的1/2处。如可将烹饪器放在大凹面镜焦点位置接受太阳光聚集加热，使其成为太阳灶。物体在曲率中心以外时可反射成倒立的实像，如反射望远镜。凸面镜的反射面背向曲率中心，物体在镜后成缩小的正立像，可以反射大范围的缩小景观，如汽车后视镜。

玻璃形成反射成像面的表面加工有化学镀银和真空蒸镀两种方法，最常用的是化学镀银法。

人们现在使用的镜子一般按功能和适用场所分类，经市场调查后未找到可以自动照见人侧脸的镜子。

二、设计思路

固定曲率的凸面镜照射角度和方位比较大，如果调整角度，被照到的范围是否更大？汽车后视镜的角度可根据驾驶者的身高、坐姿进行调整，普通镜子是不是也可以呢？我以红色物体为参照物，用两块可调角度镜子进行实验。

第一组实验中，两块镜面间的夹角大于90°时，可照见侧面物体的1/3。

图1

图2

第二组实验中，当两块镜面之间的夹角为90°时，可以照见物体侧面的100%，但需将物体置于侧面镜子长宽尺寸内。

三、设计制作

所需元件包括电源线、连接线、灯、控制单元和传感器等。设计草图如图3所示。

图3 设计草图

1.硬件

硬件部分的制作如图4、图5、图6。

图4 减速旋转电机的制作

图5 安装外壳和执行器（电机）

图6 安装两侧活动镜片及其支臂

2.单片机

我使用的是AT89C52单片机，它采用MC51单片机指令集，同时内部有4KB的程序存储、32个可编程I/O接口、两个16位定时器/计数器和5个中断源。

为了将来能方便地与上位机进行串行通行达到远程控制，本设计采用11.592M晶振，另外两个22P的独石电容分别接到单片机XTAL1和XTAL2振荡脉冲输入接口。单片机系统的复位电路采用负触发+按钮复位电路形式。

传感器采用模数转换电路将温度、湿度等物理变化信号转变成电信号，通过单片机的IO接口读入信号，检测与分析当前的状态。

3.软件设计

设备通电后等待按键或传感器触发，检测到有人时，传感器给控制触发信号使镜子两侧的镜片翻转，与主镜片形成120°的夹角，人离开镜子时镜子自动展开。如果按下中断按键（展开按键），镜片展开，不接收传感器信号。

程序采用汇编语言编写，可分成主程序、传感器扫描程序、中断程序、中断处理程序和延时程序。

四、实验结果

由于前期采购的传感器采用电感式，在单片机通电时自动输出信号，导致单片机产生误动作。为了排除上述情况，我在传感器上增加0.15uf滤波电容，使信号不受干扰，并在软件设计上采用重复测量对比数据来稳定输出。

智能可变角度化妆镜通过红外传感器检测镜子前是否有人使用，然后控制镜面翻折并利用太阳能供电，可让使用者方便地照见自己的侧脸。

图7