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1、编号 2011301157 毕 业 设 计（ 2015 届本科）设计题目： 基于单片机的超声波视力保护仪的设计 学 院： 电气工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 11级电气（1）班 作者姓名： 赵 学 琴 指导教师： 吴治荣 职称： 讲 师 完成日期： 年 月 日目 录陇东学院本科生毕业设计诚信声明（1）基于单片机的超声波视力保护仪的设计（2）摘要（2）关键词（2） Abstract（2）1 引言（3）1.1 研究的背景（3）1.2 研究的主要内容（3）1.3 应解决的关键问题（4）2 总体方案设计（4）2.1 硬件设计（5）2.1.1 电源稳压电路设计（5）2.1.2 主控制器
2、模块（5）2.1.3 光照强度检测模块（5）2.1.4 报警提示模块（5）2.1.5 坐姿检测模块（5）2.1.6 显示模块（5）2.2 最终方案（6）3 硬件实现及单元电路设计（6）3.1主控制模块（6）主控制最小系统电路如图3.1所示。（6）3.3 蜂鸣器报警驱动电路（7）3.4 按键电路（8）3.5 光照强度检测电路（8）3.6 显示模块（9）3.7 超声波坐姿测距模块（9）3.8 定时报警电路（11）4 系统软件设计方案（11）4.1 系统主程序流程图（12）5 系统分析（13）5.1测试结果及误差分析（13）7优点和不足（14）结 论（15）参考文献（15）致 谢（16）附录1 总电
3、路图（17）附录2成品展示（18）附录3(单片机C源程序清单)（19）陇东学院本科生毕业设计诚信声明 本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本设计不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 作者签名： 二 O 一 五年 月 日 基于单片机的超声波视力保护仪的设计赵学琴，吴志荣（陇东学院 电气工程学院 甘肃 庆阳 745000）摘要:本设计主要内容是人体视力与桌面距离检测电路的设计
4、与制作，该电路的工作原理是由AT89C52单片机为控制的核心部分，通过超声波传感器测距，能实现使用者距离与学习时间进行定时并通过报警来提示时间已到的功能和使用者注意用眼卫生的功能。通过LCD显示各种参数信息，并能在线修改各个参数初值来适应不同使用者的需求。软件利用C语言进行编程，并采用模块化的设计思路。该系统具有简单实用的特征，对青少年视力保护具有很好的效果。本设计通过实践证明该视力保护器可行且可靠性很好，使用方便。本设计期望通过该电子的制作和理论的研究，能为后期进一步设计多功能视力保护器并采取合理措施提高视力保护的有效性提供可靠和有效的数据源和信息依据。关键词：单片机；液晶显示；报警；测距
5、Ultrasonic distance measurement based on single chipZHAO Xue-qin,WU Zhi-rong(Electrical Engineering College,longdong University,Qingyang 745000,Gs) Abstract: This design is the main content of human vision and desktop distance detection circuit design and production, the working principle of the cir
6、cuit is controlled by AT89C51 single chip microcomputer as the core, through the ultrasonic sensor range, can realize user distance and the learning time for timing and by the time has come to prompt the alarm function and user attention with eye health function. Through the LCD display various para
7、meters, and can modify the parameters of the initial value on-line to meet the needs of different users. Software using C language programming, and USES the modular design thinking. The system has the characteristics of simple and practical, has the very good effect to teenagers vision protection. T
8、his design through the practice has proved the vision protector feasible and good reliability, easy to use. This design expectations through the theoretical study of the electronic production and late for further design of multifunctional vision protector and take reasonable measures to improve the
9、effectiveness of eye protection to provide reliable and effective data and information basis.Keywords: microcontroller; LCD display; alarm; ranging1 引言1.1 研究的背景单片机技术的迅速兴起与蓬勃发展，其稳定、安全、高效、经济等优点十分突出，所以其应用也十分广泛。单片机已经无处不在、与我们生活息息相关，并且渗透到生活的方方面面，如空调、VCD机、手机、微波炉、自动洗衣机及汽车电子设备等。单片机的特点是体积较小，也就是其集成特性，其内部结构是普通计
10、算机系统的简化，增加一些外围电路，就能够组成一个完整的小系统，单片机具有很强的可扩展性。它具有和普通计算机类似的、强大的数据处理功能，通过使用一些科学的算法，可以获得很强的数据处理能力。所以单片机在工业应用中，可以极大地提高工业设备的智能化、数据处理能力和处理效率，而且单片机无需占用很大的空间。当前由于电视、网络的高速发展、学习压力的加重等诸多因素，使得青少年长时间不卫生、超负荷用眼，造成了青少年近视率大大提高。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。小学生近视比例为34%，初中生为68%，重点高中生为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
11、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。在这种情况下，亟须开发一种智能视力保护器。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，防范和解除不良读写习惯，避免给人们身体带来伤害。 1.2 研究的主要内容自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
12、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。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，与人们的个性化需求尚有很大的差距，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
13、，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，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。课题由51单片机最小系统、超声波测距模块、显示电路、温度传感器等组成。利用超声波测距模块HC-SR04测量距离，并对数据进行分析处理，传给51单片机，再通过1602 LCD显示出来，同时电源部分采用5V直流电源。1.3 应解决的关键问题1、对主要硬件电路设计、制作实物时拟解决的关键问题是：温度等外界干扰对测距精度的影响。2、超声波测距采用软件编程实现，通过仿真验证其正
14、确性。2 总体方案设计系统采用STC89C52单片机作为多功能视力保护器的核心控制单元,本系统通过光敏电阻采集光线信号，通过AD采集光线信号的强弱，把光线强度等级化，通过设定报警等级来实现报警；利用超声波测距传感器测出人脸部与桌面的距离，当小于设定距离时发出报警声提醒；通过单片机内部定时器计时，当使用达到45分钟时电路自动发出声音提示,提醒使用者注意休息；系统采用的报警电路由三极管驱动蜂鸣器组成。系统总体的设计方框图如图2.1所示。STC89C52超声波模块复位电路晶振电路蜂鸣器报警模块光线强度检测模块按键模块电源供电模块图2.1 系统总体方框图2.1 硬件设计2.1.1 电源稳压电路设计本系统采用电池供电，我们考虑了如下方案为系统供电：电源电压通过7805稳压芯片为单片机及其它模块提供+5V电压。经过实验验证系统工作时，单片机、传感器的工作电压稳定能够满足系统的要求，而且电池更换方便。2.1.2 主控制器模块 系统采用STC89C52单片机作为智能视力保护器的核心控制单
