丁麗慧 賀光旭 姚依銘 王玉玨 楊庚浩 邸國輝

摘要：本文研究設(shè)計了一種基于單片機(jī)的坐姿矯正儀系統(tǒng)，該操作系統(tǒng)以STC89C51芯片為核心的主控制器，結(jié)合LCD1602液晶顯示屏、DS18B20傳感器、超聲波模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片對人體坐姿進(jìn)行實時監(jiān)控，通過此設(shè)計以達(dá)到人們對于坐姿改變的需求。

關(guān)鍵詞：單片機(jī);坐姿矯正;傳感器

1概述

坐姿不正確會引發(fā)各種健康問題，坐姿不良是誘發(fā)青少年近視的一個原因。

本文提出了一種坐姿矯正電路設(shè)計，依托于對實物的軟硬件設(shè)計在保證有效功能的作用下，且經(jīng)濟(jì)可行的前提下，通過于坐姿矯正器的提醒，使用者會保持良好的生活習(xí)慣，只要使用者坐姿不正確，或者環(huán)境光線太強(qiáng)，都能夠立即發(fā)出報警聲，直到改變自己的不良行為習(xí)慣，報警聲自動停止。

2坐姿矯正系統(tǒng)軟硬件設(shè)計

2.1主電路設(shè)計

本矯正系統(tǒng)電路設(shè)計總體框圖如圖1所示，由單片機(jī)主控電路，電源電路，測溫電路、測距電路、光強(qiáng)檢測電路、按鍵顯示和報警電路部分等組成。坐姿矯正器主要由STC89C51芯片、LCD1602的液晶顯示模塊、超聲波控制模塊、DS18B20溫度數(shù)據(jù)采集控制模塊、ADC0832模塊、蜂鳴器控制模塊、按鍵控制模塊核心部件組合構(gòu)成。

當(dāng)燈光太強(qiáng)或者是太弱時，蜂鳴器就會發(fā)出響聲產(chǎn)生警告提示，按鍵設(shè)定閾值。超聲波模塊HC-SR04檢測頭部與桌子之間的距離，測量范圍為0.02m?4m，精度為0.01m。當(dāng)檢測距離小于預(yù)設(shè)值時，蜂鳴器會報警提示。該系統(tǒng)總設(shè)計原理以及結(jié)構(gòu)如圖2所示：

2.2超聲波檢測與光線檢測電路

該系統(tǒng)的超聲模塊使用HC-SR04模塊，該模塊性能穩(wěn)定，測量結(jié)果精度高，盲區(qū)較小。產(chǎn)品功能適用范圍：工業(yè)機(jī)器人安全避障，物體安全檢測液位測量儀表安全檢測，公共安全，停車場安全監(jiān)控。

光敏檢測控制電路主要由光敏電阻，1k色環(huán)電阻和和ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊三部分組成。

2.3顯示電路

顯示控制電路主要采用LCD1602作為顯示屏，LCD1602液晶顯示器是一種廣泛使用的字符液晶數(shù)字顯示器。 它由字符液晶顯示器（LCD），主控制驅(qū)動電路HD44780及其擴(kuò)展驅(qū)動電路HD44100以及組裝在PCB板上的少量電阻器，電容性組件和結(jié)構(gòu)部件組成。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

本系統(tǒng)程序采用C語言編寫，該系統(tǒng)的主程序包括超聲模塊驅(qū)動程序，LCD1602屏幕驅(qū)動程序，AD轉(zhuǎn)換程序，定時警報程序等，圖3主程序流程。

4結(jié)論

本文設(shè)計的坐姿矯正系統(tǒng)小巧，輕便，易于攜帶，以STC89C51芯片作為主控制器。經(jīng)實驗測試表明，該系統(tǒng)可以對人體坐姿進(jìn)行實時檢測，監(jiān)測頭部與書桌之間的距離以及周圍環(huán)境光線強(qiáng)弱，用眼時間占比。保持良好坐姿習(xí)慣，減少不良坐姿對人體的危害。

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基金項目：黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（XC2020002）

通訊作者： 邸國輝（1979-）男，黑龍江大慶，碩士，副教授，研究方向：農(nóng)業(yè)信息處理