《学生坐姿超低视距提醒器设计》视力

《《学生坐姿超低视距提醒器设计》视力》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《学生坐姿超低视距提醒器设计》视力（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第一章 绪论 - 1 - 第一章 绪论 1.1本设计的研究背景及目的 目前，青少年视力低下，已成为国内外共同关心的公共卫生问题。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“近视与盲只差一步”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。对此我们进行了多功能视力保护器的研究 设计。通过创造健康的读写环境和科学方式，避免因长期读写（现代意义的读写 包括：看书、写字、用电脑、看电视等）而导致的近视、驼背、脊柱侧弯、

2、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害。 1.2 国内外研究现状 现在国内外已经有许多电子公司都有自己公司生产的视力保护器。 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，它能有效的对使用者的坐姿不当进 行语音提示。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

3、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 视力保护的一方面，功能比较单一，不能从多个角度保护使用者的视力。 第二章 Protel 学生坐姿超低视距提醒器设计 - 2 - 2.1 Protel 发展历史背景Altium公司作为EDA领域里的一个领先公司，在原来Protel 99SE的基础 上，应用最先进的软件设计方法，率先推出了一款基于Windows2000和Win

4、dows XP操作系统的EDA设计软件Protel 。Protel 在前版本的基础上增加了 许多新的功能。新的可定制设计环境功能包括双显示器支持，可固定、浮动以及 弹出面板，强大的过滤和对象定位功能及增强的用户界面等。Protel 是第一 个将所有设计工具集于一身的板级设计系统，电子设计者从最初的项目模块规划 到最终形成生产数据都可以按照自己的设计方式实现。Protel 运行在优化的 设计浏览器平台上，并且具备当今所有先进的设计特点，能够处理各种复杂的 PCB设计过程。通过设计输入仿真、PCB绘制编辑、拓扑自动布线、信号完整性 分析和设计输出等技术融合，Protel 提供了全面的设计解决方案。

5、Protel 2004是Altium公司于2004年推出的最新版本的电路设计软件， 该软件能实现从概念设计，顶层设计直到输出生产数据以及这之间的所有分析验 证和设计数据的管理。当前比较流行的Protel 98、Protel 99 SE，就是它的前 期版本。Protel 2004已不是单纯的PCB（印制电路板）设计工具，而是由多个 模块组成的系统工具，分别是SCH（原理图）设计、SCH（原理图）仿真、 PCB（印制电路板）设计、Auto Router（自动布线器）和 FPGA设计等，覆盖了 以PCB为核心的整个物理设计。该软件将项目管理方式、原理图和PCB图的双向 同步技术、多通道设计、拓朴自动

6、布线以及电路仿真等技术结合在一起，为电路 设计提供了强大的支持。 与较早的版本Protel99相比，Protel 2004 不仅在外观上显得更加 豪华、人性化，而且极大地强化了电路设计的同步化，同时整合了VHDL和FPGA 设计系统，其功能大大加强了。 2.2 Protel 2004新特点1. 整合式的元件与元件库在Protel 2004中采用整合式的元件,在一个元件里连结了元件符号 (Symbol)、元件包装(Footprint)、SPICE元件模型(电路仿真所使用的)、SI元 件模型(电路板信号分析所使用的)。2. 版本控制可直接由Protel设计管理器转换到其他设计系统，这样设计者可方便

7、地将 Protel 2004中的设计与其他软件共享。如可以输入和输出 、DWG格式文 件，实现和Auto CAD等软件的数据交换，也可以输出格式为Hyperlynx的文件， 用于板级信号仿真。3. 多重组态的设计Protel 2004支持单一设计多重组态。对于同一个设计文件可指定要使 用其中的某些元件或不使用其中的某些元件，然后产生网络表等文件。4. 重复式设计Protel 2004提供重复式设计，类似重复层次式电路设计，只要设计其第二章 Protel - 3 - 中一部分电路图，即可以多次使用该电路图，就象有很多相同电路图一样。这项 功能也支持电路板设计，包括由电路板反标注到电路图。5. 新

8、的文件管理模式Protel 2004提供三种文件管理模式。可将各文件存入入单一数据库文 件，即Protel 99SE的ddb，也可以存为Windows文件，即一般的分离文件，而 不需要数据库管理系统(ODBC)，就可以存取该文件，此外新增了一个混合模式， 也就是在数据库外存为独立的Windows文件。6. 多屏幕显示模式对于同一个文件，设计者可打开多个窗口在不同的屏幕上显示。7. 设计整合Protel 2004强化了Schematic和PCB板的双向同步设计功能。8. 超强的比较功能Protel 2004新增了超强的比较功能，能对两个相同格式的文件进行比 较，以得到其版本的差异性，也可以对不同

9、格式的文件进行比较，例如电路板文 件与网络报表文件等。9. 强化的变更设计功能在Protel 2004中，进行比较后，所产生的报表文件可作为变更设计的 依据，让设计完全同步。10. 可定义电路板设计规则在原理图设计时，定义电路板设计规则是非常实际的。虽在先前版本的 Schematic中就已提供定义电路板的功能，可是都没有实际的作用。而在Protel 中落实了这项功能，让用户能在画电路图时就定义设计规则。11. 强化设计验证在Protel 2004中强化了设计验证的功能，让电路图与电路板之间的转 换更准确，同时对交互参考的操作也更容易。12. 设计者可定义元件与参数Protel 2004提供了无

10、限制的设计者定义元件及元件引脚参数，所定义 的参数能存入元件及原理图里。13. 尺寸线工具Protel 2004提供了一组超强的画尺寸线工具，在移动时会自动修正尺 寸，这对于PCB中一些层的定义有很大的帮助。14. 改善加强板层分割功能Protel 2004提供了加强的板层分割功能，对于板层的分割自动以不同 颜色来表示，让设计者更容易辨别与管理。15. 加强焊点堆栈的定义Protel 2004板增强了焊点堆栈的定义与管理，设计者可以存储所定义 的焊点堆栈以供日后再使用。16. 改良焊点连接线Protel 2004提供自动修剪焊点连接线的功能，使自动布线后焊点连接 更恰当。17. 波形资料的输出

11、与输入在Protel 2004中可将仿真波形上各种资料输出为电子表格格式，以供 其他程序的使用，也可以输入其他程序所产生的波形资料。18. 加强绘图功能学生坐姿超低视距提醒器设计 - 4 -Protel 2004增强了波形窗口的绘图功能，例如放置标题栏、标记画线 等，同时Windows的编辑功能在此也可以应用。19. 不同波形的重叠设计者可以将不同的波形放置在一起，也可以同时使用多个不同的Y轴坐标。20. 直接在电路板里分析设计者可以直接在PCB编辑器里进行信号分析，这样信号分析更加方便。21. 强化模型整合 在Protel 2004中提供了高速整合的元件，元件包括信号分析的模型（SI Mod

12、el） ，设计者不必再为元件问题而烦恼了。 第三章 主要元器件 3.1 光敏电阻 3.1.1 简介 光敏电阻器（photovaristor）又叫光感电阻，是利用半导体的光电效应 制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，第三章 主要元器件 - 5 - 入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（ 将光的变化转换为电的变化）。通常，光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的光能。当它受到光的 照射时，半导体片（光敏层）内就激发出电子 空穴对，参与导电，使电路 中电流增强。一般光敏电阻器结构如图所示。 3.1.2 原理用于制造光敏电阻的材料主要是金属的

13、硫化物、硒化物和碲化物等半导体 。在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导 体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并 在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子 空穴对增加了 半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。 光照愈强，阻值愈低。入射光消失后，由光子激发产生的电子 空穴对将逐 渐复合，光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值。 3.1.3 分类根据光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器：紫外光敏电阻器：对紫外线较灵敏，包括硫化镉、硒化镉光敏电阻器等， 用于探测紫外线。红外光敏电阻器：主要有硫化铅、碲化铅、

14、硒化铅。锑化铟等光敏电阻器 ，广泛用于导弹制导、天文探测、非接触测量、人体病变探测、红外光谱，红 外通信等国防、科学研究和工农业生产中。可见光光敏电阻器：包括硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、锗 、硫化锌光敏电阻器等。主要用于各种光电控制系统，如光电自动开关门户， 航标灯、路灯和其他照明系统的自动亮灭，自动给水和自动停水装置，机械上 的自动保护装置和“位置检测器”，极薄零件的厚度检测器，照相机自动曝 光装置，光电计数器，烟雾报警器，光电跟踪系统等方面。 3.1.4 主要参数光敏电阻的主要参数有亮电阻，暗电阻，光电特性 光谱特性，频率特性 ，温度特性。在光敏电阻两端的金属电极之间加上电压，

15、其中便有电流通过，学生坐姿超低视距提醒器设计 - 6 - 受到适当波长的光线照射时，电流就会随光强的增加而变大，从而实现光电转 换。没有极性，纯粹是个电阻期间，使用时可加直流也可以加交流 3.1.5 制作材料用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。 通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底上制作很薄的光敏电阻体及梳状 欧姆电极，然后接出引线，封装在具有透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其 灵敏度。光敏电阻的原理结构如图 2.6.1 所示。在黑暗环境里，它的电阻值 很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的 电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空 穴，这种由光照产生的电子 空穴对增加了半导体材料中载流子的数目，使 其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低。入射光消 失后，由光子激发产生的电子 空穴对将逐渐复合，光敏电阻的阻值也就逐 渐恢复原值。 3.2 CD4069 3.2.1 简介 六反相器CD4069功能与引脚图 CD4069作用是6路反向器，有14 根引脚了1和2，1输入2输出，其他类似 3和4，5和6，8和9，10和11，12和13，7是vss，14是vcc ，引脚图如下 ： CD4069引脚图