【正文】 業(yè)設(shè)計(jì)用紙 共 頁 第 頁 第五章 結(jié)論及展望 ....................................................................................... 23 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................... 24 附錄 A .............................................................................................................. 25 附錄 B .............................................................................................................. 26 致謝 ................................................................................................................... 30 畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 共 頁 第 頁 第一章 緒論 課題的選題背景 當(dāng)前由于環(huán)境變化、電視、網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展等諸多因素，使得青少年長(zhǎng)時(shí)間不衛(wèi)生、超負(fù)荷用眼，造成了青少年近視疾病的大量發(fā)生。據(jù)衛(wèi)生部、教育部聯(lián)合調(diào)查，目前我國學(xué)生近視發(fā)病率居世界第二，人數(shù)居世界之首。 近視作為一種現(xiàn)代通病，幾乎沒有辦法根治它。通過創(chuàng)造健康的讀寫環(huán)境和科學(xué)方式，避免因長(zhǎng)期讀寫而導(dǎo)致的近視、駝背、脊柱側(cè)彎、斜視、頸椎病等疾病的發(fā)生和發(fā)展，用非醫(yī)藥的手段，防范和解除因不良讀寫習(xí)慣，避免給人們身體帶來傷害。在回收的網(wǎng)絡(luò)問卷“你覺得造成你眼睛近視的原因是什么”選項(xiàng)中，選擇“寫字看書姿勢(shì)不正確的”占 %，選擇“因看電視引起近視的”占 %，選擇“因上網(wǎng)引起近視的”占 %，而選擇“作業(yè)太多導(dǎo)致近視的”占 %。 通過調(diào)研現(xiàn)今的已有的坐姿提醒器具有很大的局限性和單一性，而新型坐姿提醒器是以人機(jī)交互和以人為本的理念，智能的祛除影響視力的不良因素，為中小學(xué)生健康成長(zhǎng)發(fā)揮重要作用的產(chǎn)品。還有深圳市華恒電子有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為 MS3023 的坐姿矯正器。美國德克薩斯 大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心何于光博士表示，吃魚 和新鮮蔬菜能夠保護(hù)視力，降低發(fā)生近視的概率。 隨著世界的不斷進(jìn)步，產(chǎn)品的技術(shù)含量不斷增加，產(chǎn)品功能越來越多樣化，設(shè)計(jì)越來越人性化。 鑒于單片機(jī)芯片的智能處理功能 本設(shè)計(jì)采用理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法相結(jié)合 的以單片機(jī)芯片為核心的主體電路 。 設(shè)計(jì)利用紅外測(cè)距傳感器實(shí)在對(duì)距離的測(cè)量，比超聲波測(cè)距更加可靠準(zhǔn)確、健康安全 。利用 C 語言進(jìn)行編程。本設(shè)計(jì)中受控對(duì)象只有超聲波、聲光報(bào)警，復(fù)雜度低，采用低端的通用的單片機(jī)芯片就能夠滿足要求。按適用的工作溫度分，常用單片機(jī)芯片可分為商用級(jí)、工業(yè) 級(jí)、軍品級(jí)，這里選擇一般的商用機(jī)即可。 傳感器的選擇 在測(cè)距模塊中， 常用 超聲波測(cè)距 ，它 的原理是利用超聲波的發(fā)射與接收，根據(jù)超聲波傳播的時(shí)間來計(jì)算出傳播距離。 在感光模塊中，采用光敏電阻與 LM393 構(gòu)成的電壓比較器來構(gòu)成感光模塊的主要部分。 C 語言在硬件結(jié)構(gòu)上僅要求對(duì)單片機(jī)存儲(chǔ)器等硬件結(jié)構(gòu)有初步了解，寄 存器分配，不同存儲(chǔ)器尋址及數(shù)據(jù)類型等細(xì)節(jié)可由編譯器管理。 C 語言作為一種方便、容易掌握的語言得到了廣泛的應(yīng)用，是目前單片機(jī)編程中應(yīng)用最多的語言之 一。 第三章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件總電路構(gòu)成 以 51 單片機(jī)為核心處理器 、 LM393 電壓比較器、光敏電阻、數(shù)碼管等構(gòu)成一款智能視力保護(hù)儀設(shè)計(jì)。自從 1975 年美國德克薩斯儀器公司的第一臺(tái)單片微型計(jì)算機(jī)（ 簡(jiǎn)稱單片機(jī)） TMS1000 問世以來，迄今為止，單片機(jī)技術(shù)已成為計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)獨(dú)特分支，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛，特別是在工業(yè)控制中經(jīng)常遇到對(duì)某些物理量進(jìn)行定時(shí)采樣與控制的問題，在儀器儀表智能化中也扮演著極其重要 的角色。都取得了滿意的效果。它在以下幾個(gè)方面奠定了典型的通用總線型單片 機(jī)體系結(jié)構(gòu)。 （ 3） 體現(xiàn)工控特性的地址空間及位操作方式。 第四階段（ 1990—）：微控制器的全面發(fā)展階段。在控制領(lǐng)域中 ,現(xiàn)如今人們更注意計(jì)算機(jī)的底成本、小體積、運(yùn)行的可靠性和控制的靈活性。單片機(jī)把各功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機(jī)的可靠性和抗干擾能力。單片機(jī)的邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同一檔次的微機(jī)。 優(yōu)異的性能價(jià)格比。 此外，程序多采取固化形式也可以提高可靠性。 3） 單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展、系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。 XTAL2： 系統(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸出端，一般在設(shè)計(jì)上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動(dòng)作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一 20PF 的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機(jī)。如果是使用 8751 內(nèi)部程序空間時(shí)，此引腳要接成高電平。平時(shí)在程序執(zhí)行時(shí) ALE 引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的 1/6，因此可以用來驅(qū)動(dòng)其他周邊晶片的時(shí)基輸入。 PORT0（ ～ ）：端口 0 是一個(gè) 8 位寬的開路汲極（ Open Drain）雙向輸出入端口，共有 8 個(gè)位， 表示位 0， 表示位 1，依此類推。 PORT1（ ～ ）：端口 1 也是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng) 4 個(gè) LS TTL 負(fù)載，同樣地若將端口 1 的輸出設(shè)為高電平，便是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。 ： TXD，串行通信輸出。 ： T1，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器 1 輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。另外，該引腳被略微拉高。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 STC89C51 共有 4 個(gè) 8 位的并行 I/O口，分別記作 P0、 P P P3。在無片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中，這 4 個(gè)口的每一位均可作為雙向的 I/O 端口使用。圖中電容 C1 和C2 的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在 530pF，典型值為 30pF。最簡(jiǎn)單的上電自動(dòng)復(fù)位電路中上電自動(dòng)復(fù)位 是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的。本設(shè)計(jì)就是用的按鍵手動(dòng)復(fù)位。據(jù)分析， LED 的特點(diǎn)非常明顯， 壽命 長(zhǎng)、 光效 高、 輻射 低與功耗低。曾經(jīng)有人指出，高亮度 LED 將是人類繼愛迪生發(fā)明白熾燈泡后，最偉大的發(fā)明之一。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 (COM)的數(shù)碼管，共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到 +5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)， 相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。 e1d2dp3c4g5S46b7S38S29f10a11S112U34 L E DA F BE Ddp C GS1 S2 S3S4 圖 34 數(shù)碼管顯示 蜂鳴器報(bào)警 電路 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有 發(fā)光二極管 。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經(jīng)極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。 畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 共 頁 第 頁 蜂鳴器為 發(fā)聲元件，在其兩端施加直流電壓（有源蜂鳴器）或者方波（無源蜂鳴器）就可以發(fā)聲，其主要參數(shù)是外形尺寸、發(fā)聲方向、工作電壓、工作頻率 、工作電流、驅(qū)動(dòng)方式（直流 /方波）等。 Q19 0 1 2L S 1R22 .2 kV C CB J S 圖 35 蜂鳴器報(bào)警 電路圖 按鍵 電路 本設(shè)計(jì)采用按鍵接低的方式來讀取按鍵，單片機(jī)初始時(shí)，因?yàn)闉楦唠娖?，?dāng)按鍵按下的時(shí)候，會(huì)給單片機(jī)一個(gè)低電平，單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理 單片機(jī)鍵盤有獨(dú)立鍵盤和矩陣式鍵盤兩種：獨(dú)立鍵盤每一個(gè) I/O 口上只 接一個(gè)按鍵，按鍵的另一端接電源或接地（一般接地），這種接法程序比較簡(jiǎn)單且系統(tǒng)更加穩(wěn)定；而矩陣式鍵盤式接法程序比較復(fù)雜，但是占用的 I/O 少。當(dāng)有鍵按下時(shí)，此 I/O 口與地短路迫使 I/O 口為低電平。這里說的抖動(dòng)是機(jī)械的抖動(dòng)，是當(dāng)鍵盤在未按到按下的臨界區(qū)產(chǎn)生的電平不穩(wěn)定正?，F(xiàn)象，并 畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 共 頁 第 頁 不是我們?cè)诎存I時(shí)通過注意可以避免的。當(dāng)讀出的值是 0 時(shí)則表示有按鍵按下，調(diào)用相應(yīng)的處理程序。 光敏 電阻 器是利用 半導(dǎo)體 的 光電導(dǎo)效應(yīng) 制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的 電阻器 ，又稱為 光電導(dǎo)探測(cè)器 ；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器對(duì)光的敏感性（即光譜特性）與人眼對(duì) 可見光 （ ~） μm 的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會(huì)引起它的阻值變化。 畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 共 頁 第 頁 R1OUT1IN2AC3GND4 567V C C8L M 393C 10104C 11104R 1710KV C C10kR 1910k901 2RrR 32 10KR 3310KR 34901 2R 3510K10kR 36 10KC 12 104V C CRqgqgr 圖 37 光敏模塊電路圖 測(cè)距電路 測(cè)距采用光電傳感器， 是一種集發(fā)射與接收于一體的光電傳感器。它首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào) 的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 光電式 傳感器 是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器。 光電傳感器是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化來實(shí)現(xiàn)控制的。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。 GNDV C COUTMKH W C JHWV C CR31k 圖 38 測(cè)距模塊電路圖 第四章 系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì) 對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)，程序設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是通過對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部有限硬件資源的合理分配，利用最直接有效的程序設(shè)計(jì)語言，實(shí)現(xiàn)對(duì)單片 機(jī)外圍設(shè)備的控制，使這些外圍設(shè)備能夠進(jìn)行所期望的操作。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢(shì)。目標(biāo)文件可由 LIB51 創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51 連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件 (.ABS)。 (2)C51 美國標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化 C 交叉編譯器從你的 C 源代碼產(chǎn)生可重定位的目標(biāo)文件。 (6)OH51 目標(biāo)文件到 HEX 格式的轉(zhuǎn)換器從絕對(duì)目標(biāo)文件創(chuàng)建 Intel HEX 格式的文件。 uVision2 自動(dòng)編譯，匯編，連接嵌入式應(yīng) 用，并為開發(fā)提供一個(gè)單一的焦點(diǎn)。另外，直接支持 8051 結(jié)構(gòu)的幾個(gè)特性被添加到里面。當(dāng)連接器處理一個(gè)庫時(shí)，僅僅那些被使用的目標(biāo)模塊才被真正 使用。 本章的軟件設(shè)計(jì)根 據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的功能，以系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，采用模塊化的程序設(shè)計(jì)思想，確保完成系統(tǒng)功能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。如果定時(shí)時(shí)間達(dá)到 45 分鐘，則報(bào)警，若定時(shí)時(shí)間未達(dá)到 45 分鐘，則對(duì)測(cè)距部分進(jìn)行判定。 圖 41 系統(tǒng)軟件總流程圖 開始 系統(tǒng)初始化 光線是否過強(qiáng)或弱 距離是否小于設(shè)定 是否達(dá)到 45 分鐘 聲光 報(bào)警 按鍵是 否按下 Y N Y N 聲光 報(bào)警 N 再次 按下 按鍵 Y Y N 畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 共 頁 第 頁 第 五 章 結(jié)論及展望 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)硬件上完成了一個(gè)基于單片機(jī)的 智能紅外 視力保護(hù) 儀 的設(shè)計(jì)，并在此平臺(tái)上用單片機(jī) C 語言進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，經(jīng)過測(cè)試，基本滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)，可以完成各項(xiàng)基本功能。 以上問題有待進(jìn)一步改善，例如定時(shí)功能，更好的設(shè)計(jì)應(yīng)該能實(shí)現(xiàn)隨時(shí)定時(shí)與自定義定時(shí)時(shí)間。 //報(bào)警聲音 sbit BJG=P2^7。 //光線弱感應(yīng) bit bdata flag,flag1。 for(i=0。j++)。 if(key==0) { delay(20)。 BJG=1。 } } } void