邵陽學(xué)院 胡恩賜 許建明 李 忠

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基于單片機的視力保護裝置設(shè)計

邵陽學(xué)院 胡恩賜 許建明 李 忠

【摘要】本文是基于微控制器的多功能視力保護裝置設(shè)計。介紹視力保護裝置的硬件電路設(shè)計和軟件設(shè)計分析，硬件由超聲波距離傳感器、光強度傳感器和報警電路組成。當用戶眼睛離桌面距離過小，單片機會啟動報警電路提醒；如環(huán)境光照過暗也會自動報警，提醒用戶光照強度不夠?qū)σ暳τ杏绊?；用戶學(xué)習(xí)時間大于一定時間，會有語音提醒注意休息，各種控制動作都是有利于保護用戶的視力。由于電路簡單、程序效率高，經(jīng)測試本設(shè)計的視力保護裝置具有較好的市場前景和推廣價值。

【關(guān)鍵詞】視力保護；單片機；超聲波

1　系統(tǒng)工作原理

本系統(tǒng)由單片機主控模塊、超聲波測距模塊、光強檢測模塊、報警模塊、電源模塊等組成?？梢圆杉ㄟ^光敏傳感器的光強度信號，光信號的強度信號通過A/D轉(zhuǎn)換電路送入主控模塊進行處理，根據(jù)實際需要將光強度分成幾級，不同強弱光設(shè)定不同的報警等級，使蜂鳴器發(fā)聲報警。也可以通過超聲波測距傳感器進行測量桌面和用戶眼睛之間的距離，當距離低于設(shè)定報警距離時，單片機控制蜂鳴器報警。作息時間報警采用單片機內(nèi)部的定時器進行定時，當用戶學(xué)習(xí)達到40-60分鐘時，單片機控制語音提示，提醒用戶已長時間學(xué)習(xí)應(yīng)注意休息。該系統(tǒng)的電路框圖如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)原理框圖

2　硬件系統(tǒng)設(shè)計

2.1主控制器模塊

由于系統(tǒng)采用傳感器自動檢測和報警，具有一定的智能功能，選用常規(guī)的模擬和數(shù)字電路實現(xiàn)，電路復(fù)雜，性能也很難達到要求。而單片機是作為智能控制場合首選的控制器，本設(shè)計選用STC89C52單片機作為控制核心，具有處理速度快和電路設(shè)計簡單等特點，充分發(fā)揮了單片機的智能控制優(yōu)勢。

2.2光強度檢測模塊

光強度檢測其實就是光電轉(zhuǎn)換，將光照強度轉(zhuǎn)換成電壓或電流大小，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換和處理電路送入單片機。根據(jù)系統(tǒng)的要求和節(jié)約成本，本系統(tǒng)采用光敏電阻來完成光照強度的檢測。光敏電阻的工作原理是利用半導(dǎo)體材料的光敏特性，當有光照時電子能量激發(fā)成為自由電子，表現(xiàn)出亮電阻。光照強度越大，自由電子數(shù)量越多，所以表現(xiàn)出電阻變小。當光照強度變?nèi)鯐r，光敏電阻表現(xiàn)出電阻大，將電源電壓經(jīng)普通電阻和光敏電阻分壓，可以實現(xiàn)光照強度到電信號的轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器ADC0832芯片直接得到數(shù)字信號，送入單片機進行分析和處理。仿真電路采用滑動變阻器替代光敏電阻，電路如圖2所示。

圖2　光強度檢測模塊電路

2.3超聲波模塊

本設(shè)計采用超聲波傳感器來檢測距離，當測量桌面和用戶眼睛距離小于20CM，單片機控制報警電路進行報警，提示坐姿不正確，完成自動檢測和報警。采用超聲波傳感器具有在體積、重量上具有一定優(yōu)勢，而且使用方便。特別是具有很高的性價比，有利于視力保護裝置的普及，也能夠很好地滿足本系統(tǒng)的需要。

3　軟件設(shè)計

本系統(tǒng)程序由光照強度檢測模塊子程序、定時子程序、超聲波測距模塊子程序及報警子程序等組成。結(jié)合硬件電路的功能實現(xiàn)，經(jīng)過仿真和測試完全達到了視力保護裝置的各項指標。

4　結(jié)束語

本文設(shè)計了基于單片機的視力保護裝置系統(tǒng)方案，可以實現(xiàn)學(xué)習(xí)坐姿不正確提醒，光線不足提醒等功能，具有電路簡單、成本低廉、性能好等優(yōu)點，具有較好應(yīng)用和推廣價值。

參考文獻

［1］江世明，許建明，朱群峰，申壽云.單片機原理及應(yīng)用［M］.上海：上海交通大學(xué)出版社，2013.

［2］韓克，薛迎霄.單片機應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2013.

［3］王東鋒，王會良等.單片機C語言應(yīng)用100例［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2009.

作者簡介：

胡恩賜（1994—），男，湖南婁底人，大學(xué)本科，現(xiàn)就讀于電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。

通信作者：

許建明（1977—），男，湖南武岡人，碩士，副教授，主要從事電子技術(shù)研究。