多 功 能 视力保护器精品概要

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1、 摘 要 目前，青少年视力低下已成为国内外共同关心的问题。资料显示，我国小学生 视力低下率为 26.96%，初中生 53.43%，高中生 72.8%，大学生 77.95%。特别是调 查显示 50%以上的学生及家长缺乏视力保健最基本的科普知识，不懂得不提前预防 和及时治疗近视的危害性，因而有 41.6%视力低下的学生并未采取任何矫正措施， 又缺专业机构的治疗。 基于以上原因，本论文提出了多功能视力保护器的设计思路。多功能视力保护 器主要包含测距、感光和定时三大功能。其中测距和感光模块由相应功能的传感器 构成，能实现对使用者距离与周围光线强弱的检测和报警功能。定时模块由 AT89S52 单片机运行

2、程序构成，能实现对学习时间进行定时并通过报警来提示时间 已到的功能。总体上讲，本设计的这三个功能能同时生效，并通过报警灯闪烁和蜂 鸣器报警的方式提醒使用者注意用眼卫生。 关键词：传感器 测距 定时 Abstract At present, the teenagers low vision has become a common concern at home and abroad and public health problems.Data shows that Chinese pupils poor eyesight rate was 26.96%, 53.43% in junior hi

3、gh school students, high school students 72.8%, 77.95% of college students.Especially investigation shows that more than 50% of the students and parents lack of vision care the most basic science knowledge, dont know not to prevent and timely treatment of myopia in advance of the hazards, and so the

4、re is 41.6% of the poor eyesight students did not take any corrective measures, and lack of professional institutions treatment. Based on the above reasons, this paper presents the design idea of multi-function vision protector.Multifunctional vision protector, mainly includes ranging, photographic

5、and regular 3 big functions. One ranging and photographic module by corresponding function of sensors, which can realize the distance to the user and ambient light of the strength of the detection and alarm function.Timing by AT89S52 microcontroller running the program module, which can realize the

6、time to learn and through the alarm to timing tips the function of the time has come. In general, the design of the three function can also go into effect, and through the alarm lights flashing and the way to warn users buzzer alarm attention with the eye health. Keywords:Sensor Ranging Timing 目 录 第

7、 1 章 绪论 .- 1 - 1.1 课题的选题背景 - 4 - 1.2 国内外发展现状 - 4 - 1.3 本论文主要研究内容 - 4 - 1.3.1 主要内容 - 4 - 1.3.2 基本要求 - 4 - 第 2 章 多功能视力保护器总系统设计 .- 4 - 2.1 多功能视力保护器整体设计方案 - 4 - 2.2 系统总框图 - 4 - 2.3 单片机的选择 - 4 - 2.4 传感器的选择 - 4 - 2.5 编程语言的选择 - 4 - 第 3 章 多功能视力保护器硬件设计 .- 4 - 3.1 AT89S52 单片机 .- 4 - 3.2 传感器 - 4 - 3.2.1 超声波测距模

8、块 - 4 - 3.2.2 光照检测模块 - 4 - 3.3 电源模块 - 4 - 3.4 报警模块 - 4 - 3.5 振荡电路 - 4 - 3.6 复位电路 - 4 - 3.7 数码管显示 - 4 - 第 4 章 系统软件设计 .- 4 - 4.1 Keil C51 软件平台 - 4 - 4.2 程序的模块化划分 - 4 - 4.3 子模块设计 - 4 - 4.3.1 超声波测距模块 - 4 - 4.3.2 定时模块 - 4 - 4.3.3 外部中断 - 4 - 第 5 章 结论及展望 .- 4 - 参考文献 .- 4 - 致谢 .- 4 - 附录 .- 4 - 附录 A 外文资料翻译 -

9、 4 - 附录 B 原理图 - 4 - 附录 C 程序 - 4 - - 1 - 第 1 章 绪 论 1.1 课题的选题背景 当前由于环境变化、电视、网络的高速发展等诸多因素，使得青少年长时间不 卫生、超负荷用眼，造成了青少年近视疾病的大量发生。据国家统计局最近的一项 调查显示，目前我国学生视力低下的状况令人担忧。小学近视比例为 34%-61%，初 中为 68%，重点高中为 90%左右，在校大学生视力合格者更少。而在高考体检中由 于自身缺陷原因被限考的学生当中有 74%为近视。据卫生部、教育部联合调查，目 前我国学生近视发病率居世界第二，人数居世界之首。全国近视及眼疾患者近 3 亿 人，已经成为

10、全社会关注的公共卫生和社会问题。 视力下降不仅影响青少年的日常生活和学习，对青少年的身心健康造成极大的 影响，同时给青少年的成长与发育造成极大的障碍。为了下一代的身心健康，拯救 近视已刻不容缓。 近视作为一种现代通病，几乎没有办法根治它。目前的激光切除手术其实是伤 害了人体的自然完整，戕害着身心的健全。于是，百年来人们沿用着“玻璃凹凸” 的笨办法维系着人们对外界求索的目光。 在这种情况下，亟须开发一种多功能视力保护器。通过创造健康的读写环境和 科学方式，避免因长期读写而导致的近视、驼背、脊柱侧弯、斜视、颈椎病等疾病 的发生和发展，用非医药的手段，防范和解除因不良读写习惯，避免给人们身体带 来伤

11、害。 1.2 国内外发展现状 自 1992 年全国防近视专家指导小组成立以来，防近视产品经历了一个由简单到 复杂、由单一到多元、由科技含量低到科技含量高的历程。在此基础上，科学家们 进行了大量艰苦的研制开发工作，推向市场的产品多达几百种，给防近视工作带来 了无限的生机。 国内这方面的研究现状为：在国内新疆乌鲁木齐市旭之龙科技有限公司生产的 “学生 1.5 视力保护器” 又名称坐视宝，它能对使用者的坐姿不当进行提示。还有 深圳市华恒电子有限公司生产的型号为 MS-3023 的坐姿矫正器。可以纠正看书，写 字的不良坐姿。总体看来，国内生产的视力保护器功能特点比较单一，与人们的个 - 2 - 性化需

12、求尚有很大的差距，故不能很好的满足广大使用者的需求。 国外也致力于对保护视力的研究，但是他们更侧重于对近视原因的研究。美国 德克萨斯大学西南医学中心何于光博士表示，吃鱼和新鲜蔬菜能够保护视力，降低 发生近视的概率。他们认为通过合理的饮食营养搭配，以及正确的学习习惯，对视 力的保护能起到事半功倍的作用。 研究证明，市场上真正的多功能视力保护器几乎没有。现有的产品只是侧重视 力保护的单一方面，功能尚不全面，不能从多个角度保护使用者的视力。 1.3 本论文主要研究内容 1.3.1 主要内容 采用单片机 AT89S52 为控制核心，测距模块由包含超声波发出与接收功能的超 声波传感器组成、感光模块由光敏

13、电阻与 OP07 构成的电压比较器组成、定时报警 电路分为单片机控制电路和定时器报警电路，它主要通过单片机的定时计数功能实 现功能、电源使用线性稳压芯片，7805 为单片机及其他模块提供+5V 电源。然后通 过以上 4 个模块的组合，能同时实现对视力起保护作用的报警功能。 1.3.2 基本要求 (1)当使用者脸部距离写字台低于 25cm 时，报警灯闪亮，提醒使用者及时调整 座姿。 (2)学习环境光线自动检测。当光线照度低于国家教委规定的 100lx 时，报警灯 闪亮，提醒用户调整光强。 (3)学习时间自动检测。当学习时间达到 45 分钟时，报警灯闪亮，同时蜂鸣器 发出警报，提醒使用者休息片刻。

14、 - 3 - 第 2 章 多功能视力保护器总系统设计 2.1 多功能视力保护器整体设计方案 多功能视力保护器旨在多方面最大化的保护视力。我所设计的视力保护器总体 上有测距、感光和定时三种功能，当任一模块到达报警限度时就会发出警报。仪器 最基本组成部分应包括：超声波测距报警电路、光线报警电路、定时报警电路以及 报警发声电路等核心电路。 2.2 系统总框图 硬件主要以 AT89S52 型单片机为核心，功能电路主要包括传感器辅助坐直报警 电路、光线报警电路、定时报警电路以及蜂鸣器报警电路等核心电路。利用 C 语言 进行编程。本设计的系统总框图如图 2-1 所示。 图 2-1 系统总体框图 2.3 单

15、片机的选择 从控制系统的大小和复杂度出发，必须考虑单片机的基本参数和增强功能。前 者往往需要考虑芯片的速度，ROM 容量，I/O 引脚数量和工作电压(1.8V/3V/5V)等， 后者则包括是否拥有看门狗，双指针，双串口，实时时钟，CAN 接口，SPI 接口， USB 接口等附加模块。本设计中受控对象只有超声波、声光报警，复杂度低，采用 - 4 - 低端的通用的单片机芯片就能够满足要求。 从容易学习掌握的角度出发，要求所选单片机支持简单易学的编程语言，并且 拥有软件支持的良好编程环境。同时还应当有丰富的资料支持，包括详尽的芯片说 明书，应用指南，设计方案，范例程序等。 从工作可靠性的角度出发，要

16、求所选芯片有较宽工作温度范围，较低的功耗和 一定的抗干扰能力。按适用的工作温度分，常用单片机芯片可分为商用级、工业级、 军品级，这里选择一般的商用机即可。在功耗和抗干扰方面，本控制系统的要求都 不高，一般的单片机芯片都能满足要求。 综上所述，本系统选择 AT89S52 单片机作为主控芯片。 2.4 传感器的选择 在测距模块中，超声波测距的原理是利用超声波的发射与接收，根据超声波传 播的时间来计算出传播距离。实用的测距方法有两种，一种是在被测距的两端，一 端发射，另一端接受的直接波方式，适用于身高计；一种是发射波被物体发射回来 后接收的反射波方式，适用与测距仪。本设计采用反射波方式。 在感光模块中，采用光敏电阻与 OP07 构成的电压比较器来构成感光模块的主 要部分。 2.5 编程语言的选择 对于指令系统兼容 MCS51 系列的单片机，其较为常用的编程语言有 C 和汇编 语言。 C 语言是一种结构化编程语言，可产生压缩代码。C 语言在硬件结构上仅要求 对单片机存储器等硬件结构有初步了解，寄存器分配，不同存储器寻址及数据类型 等细节可由编