王啟強 劉文彬 東南大學(xué)成賢學(xué)院

基于MSP430單片機的智能視力保護(hù)儀的設(shè)計

王啟強 劉文彬 東南大學(xué)成賢學(xué)院

本設(shè)計是基于msp430單片機設(shè)計的一款具有多功能的視力保護(hù)儀，微處理器對距離、光強度、溫度、時間等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與處理，實現(xiàn)多傳感器數(shù)據(jù)融合，以達(dá)到對視力的最大保護(hù)。本設(shè)計的主控芯片采用具有超低功耗的msp430f169單片機，節(jié)約能源，系統(tǒng)穩(wěn)定，工作可靠，使用良好。

保護(hù)視力 msp430單片機 傳感器數(shù)據(jù)融合

據(jù)調(diào)查，我國兒童和青少年近視發(fā)生率呈上升趨勢。其實大多數(shù)人還是由于近距離用眼時間過長，用眼環(huán)境光線不良等問題造成的。市場上也出現(xiàn)各式各樣的視力保護(hù)裝置，如背背佳，坐姿矯正器等，都有點強制性，影響活動自由。所以我們以人為本，設(shè)計了本設(shè)備智能提醒，通過人的主動調(diào)整，糾正坐姿，合理用眼，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，從而達(dá)到保護(hù)視力的目的。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

本系統(tǒng)主要由msp430f169單片機主控模塊、人體紅外模塊、超聲波測距模塊、光線檢測模塊、智能提醒模塊、環(huán)境溫度監(jiān)測模塊、TFT顯示屏模塊、電源模塊等組成。本系統(tǒng)可通過電池獨立供電，方便使用。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

2 硬件部分設(shè)計

本系統(tǒng)采用的是MSP430f169單片機——美國德州儀器公司設(shè)計的具有超低功耗的16位精簡指令集單片機，此芯片片上資源豐富，且具有超低功耗的特點。被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活中，6000萬個msp430微處理器才相當(dāng)于一個100瓦燈泡的功耗。

系統(tǒng)通過人體紅外模塊可以檢測當(dāng)前是否有人在學(xué)習(xí)，有人在系統(tǒng)前則自動開機工作，當(dāng)人離開后系統(tǒng)進(jìn)入休眠模式即超低功耗模式下進(jìn)行待機。通過超聲波傳感器可以實時檢測用戶與書本的距離，當(dāng)用戶眼睛到書本的距離低于設(shè)定值時進(jìn)行提醒。讓用戶主動改變坐姿，從而達(dá)到保護(hù)視力的目的。用戶也可自行調(diào)節(jié)超聲波傳感器角度及距離閾值，以適應(yīng)不同的用戶。因為超聲波測距會受到溫度的影響，系統(tǒng)通過把溫度數(shù)據(jù)與超聲波測量進(jìn)行融合，從而使測距更為準(zhǔn)確。光敏傳感器可以檢測當(dāng)前環(huán)境光強度，當(dāng)環(huán)境光線過暗時自動打開LED燈進(jìn)行補光，當(dāng)光線過強時則提醒用戶注意調(diào)整。時鐘模塊主要是用來記錄用戶的學(xué)習(xí)時間，當(dāng)用戶的學(xué)習(xí)時間超過45分鐘時，系統(tǒng)將進(jìn)行提醒用戶長時間的學(xué)習(xí)應(yīng)注意休息，從而達(dá)到保護(hù)視力的目的。系統(tǒng)還會自動將個時段的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)存儲到SD卡中，通過顯示屏及按鍵可以實現(xiàn)人機交互，可實時查看當(dāng)前學(xué)習(xí)的相關(guān)數(shù)據(jù)，也可以查看近期學(xué)習(xí)的歷史數(shù)據(jù)。

3 軟件部分設(shè)計

系統(tǒng)程序?qū)儆趩尉€程運行，主要有main函數(shù)、超聲波測距函數(shù)、人體紅外函數(shù)、時鐘函數(shù)、溫度采集函數(shù)及顯示函數(shù)。系統(tǒng)開始運行后首先進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的初始化設(shè)置，然后首先運行人體紅外部分的子程序，判斷是否有人，無人則進(jìn)入休眠，有人則進(jìn)行測距、光線及溫度檢測、計時并顯示，當(dāng)有指標(biāo)不符合時進(jìn)行提醒。系統(tǒng)程序流程圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)程序流程圖

4 結(jié)語

本文設(shè)計的智能視力保護(hù)儀，為大學(xué)生創(chuàng)新實踐項目，經(jīng)過精心設(shè)計制作后，各模塊功能完善，能夠很好地對學(xué)習(xí)時不正確的坐姿、光線不良、長時間學(xué)習(xí)等進(jìn)行提醒，讓用戶養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，基本達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。本設(shè)計區(qū)別于市場上功能單一的糾姿器，更加人性化、智能化。對青少年視力的保護(hù)有一定的意義。

[1]張玉鳳、李水蓮.基于51單片機的紅外視力保護(hù)儀的設(shè)計.電子制作2015.8

[2]華成英.模擬電子技術(shù)基本教程.清華大學(xué)出版社,2015

[3]于娟.三部門發(fā)文加強兒童和青少年近視防控.中國醫(yī)藥報.2016.11

王啟強（1996.04-），男，安徽蕪湖人，漢族，本科，東南大學(xué)成賢學(xué)院電子與計算機工程學(xué)院，在讀生，研究學(xué)科：自動化專業(yè)。