【正文】 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁共 39 頁 結(jié)束語 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)完成了一個(gè) 由 STC89C52 單片機(jī) 、超聲波及光敏電阻共同組合的一個(gè)多功能視力保護(hù)器 ，并用單片機(jī)匯編語言進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，經(jīng)過測試，基本滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)，可以完成各項(xiàng)基本功能。 定時(shí)時(shí)間 是 50 分鐘，其計(jì)時(shí)初值 計(jì)算如下： 50*60=3000s=30000*100ms； 100ms 用 T0 定時(shí)設(shè)置 T0 工作方 式 1， 30000 次用 T2 計(jì)數(shù)，設(shè) T2 工作方式為 11； T0 的定時(shí)初值為： 2^16100ms/2us=15536=C3B0H； T1 的計(jì)數(shù)初值為 6553630000=35536=8AD0H[15]。 第 16腳：背光源負(fù)極。第 4腳是液晶的寄存器控制腳，接到了單片機(jī)的 P13腳上。在第一個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉前 DI 端 必須是高 電平 [13]。 它的 體積 很 小、兼容性 比較 強(qiáng)、成本 不 高，具有較高的普及率。 當(dāng)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器為定時(shí)模式操作時(shí)，計(jì)數(shù)器的 加 1 信號(hào)由振蕩器 12 個(gè)分頻 信號(hào) 產(chǎn)生 ，即每 過 個(gè)機(jī)器周期，計(jì)數(shù)器加 1，直至計(jì)數(shù)溢出。因此， 要 精確地測量對象的距離， 就要 經(jīng)常檢查環(huán)境溫度，尤其是 在冬天的時(shí)候，因?yàn)?室內(nèi)外溫差較大，對超聲波測距精度的影響較大， 在這個(gè)時(shí)候 可 以采 用 18B20 作為 溫度補(bǔ)償 以此 來減少由 于 溫度變化 而引起的測 量誤差，在房間里， 超聲波主要用于實(shí)現(xiàn)避障功能，考慮到測試環(huán)境的設(shè)計(jì)，對測量精度要求不高，所以溫度對系統(tǒng)的影響問題 不需要深入 探討。從這個(gè)信號(hào)接收到回波信號(hào)的時(shí)間間隔可以計(jì)算得到的距離 [9]。 復(fù)位電路由 10uF 的極性電容 C1 和 10K 的電阻 R4 構(gòu)成。 P1 口（ 1～ 8 腳），準(zhǔn)雙向口（三態(tài)），可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 門電路。 圖 STC89C52 單片機(jī)的 管腳圖 其中，各引腳的功能為： 1)主電源引腳 VCC（ 40 腳），接＋ 5V 電源正端。 若 距離小于 30cm，則報(bào)警 。光敏電阻的優(yōu)點(diǎn)是具有光電效應(yīng)的內(nèi)部和電極獨(dú)立（光電二極管有關(guān)），可以使用直流電源。 主控制器模塊 方案一： 采用 的 可編程邏輯器件 CPLD 作為控制器。 第二步 是設(shè)計(jì)整個(gè)電路，并在 計(jì)算機(jī) 上對各單元電路進(jìn)行相應(yīng)功能的調(diào)試 仿真。 在國內(nèi)外， 許多電子公司有自己 生產(chǎn)的視力 保 護(hù)裝置。 為了 達(dá)到人們對 視力保護(hù)的要求 ，設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的多功能視力保護(hù)器 。 利用超聲波 測 距、光敏電阻感應(yīng)光線強(qiáng)度、STC89C52 單片機(jī) 進(jìn)行 定時(shí) 以及 1602 液晶顯示 等技術(shù) ， 就視力保護(hù)器的理論與硬件的設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。國內(nèi) 在 這方面的研究現(xiàn)狀 是 ：國內(nèi)生產(chǎn)的視力保護(hù)器，被稱為坐視寶 ，它能有效地在不當(dāng)?shù)?坐姿情況下 聲音提示用戶矯正坐姿，可以正確的閱讀、書寫。 其中單片機(jī)芯片選用 性價(jià)比較高 的 89C52 型 ， 光線報(bào)警選用光敏電阻，報(bào)警發(fā)聲系統(tǒng)選用 蜂鳴器 。 CPLD 可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯功能， 而且還有許多其他優(yōu)點(diǎn)，如體積很小、密度很高、穩(wěn)定性良好、功能擴(kuò)展很方便 。靈敏度和半導(dǎo)體材料，低價(jià)格。超聲 波體積小，重量輕，使用方便。 GND（ 20 腳），接＋ 5V 電源地 端。用作輸入線時(shí)，鎖存器必須由單片機(jī)先寫入“ 1”，每一位都可編程為輸入或輸出線。利用電容電壓不能突變的性質(zhì)，可以知道，當(dāng)系統(tǒng)一上電， RESET 腳將會(huì)出現(xiàn)高電平，并且這個(gè)高電平持續(xù)的時(shí)間由電路的 RC 值來決定。當(dāng)距 離小于設(shè)定距離時(shí)，報(bào)警電路被觸發(fā)工作，并且聲音提醒學(xué)生坐直， 達(dá)到保護(hù)學(xué)生視力的目的。 4）衰減 超聲波在 空氣 在空氣中傳播隨著距離變長而減弱 。很明顯，定時(shí)器的定時(shí)與系統(tǒng)的振蕩頻率有關(guān)。學(xué)習(xí)和使用 ADC0832 可以讓 我們了解到 A/D 轉(zhuǎn)換器的原理，有助于提高供應(yīng)鏈管理的技術(shù)水平。 ADC0832 讀取數(shù)據(jù)的程序流程圖 。第 5腳是液晶的讀寫控制腳， 接到了單片機(jī)的 P14腳上。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁共 39 頁 2 軟件設(shè)計(jì) 由于簡單的程序可以用匯編明顯提高執(zhí)行速度，但 在大型程序開發(fā)時(shí)，需要考慮多方面因素，工程開發(fā)周期等需要合理選擇編程語言，所以本文主要采用單片機(jī) C 語言來完成軟件設(shè)計(jì)和程序代碼的編寫，程序簡單易懂，可執(zhí)行性強(qiáng)。 開 始定 時(shí) 器 初 始 化開 中 斷 ， 啟 動(dòng) 定 時(shí) 器檢 測 P 1 . 0 是 否 為 高 電平 ， 等 T 0 、 T 1 中 斷 請 求P 1 . 0 是 高 電 平 ？向 P 1 . 1 發(fā) 送 2 秒 的 高 電 平 脈沖 ， 進(jìn) 行 報(bào) 警是否開 始定 時(shí) 器 T 0 初 始 化開 中 斷 ， 啟 動(dòng) 定 時(shí) 器 T 0硬 件 定 時(shí) 等 中 斷 T F 0定 時(shí) 1 0 0 m s 到 ？到 0 0 0 B H 執(zhí) 行 中 斷 服 務(wù) 程 序是否T 0 賦 初 值 ， 向 T 1 的 計(jì)數(shù) 端 P 3 . 5 發(fā) 送 脈 沖 圖 定時(shí)器程序流程圖 圖 T0 中斷程序流程圖 開 始定 時(shí) 器 T 1 初 始 化開 中 斷 ， 啟 動(dòng) 定 時(shí) 器 T 1硬 件 計(jì) 數(shù) 等 中 斷 T F 1計(jì) 數(shù) 3 0 0 0 0 次 是 否 到到 0 0 1 3 H 執(zhí) 行 中 斷 服 務(wù) 程 序是否P 3 . 3 發(fā) 出 一 個(gè) 脈 沖 觸 發(fā)報(bào) 警 電 路 圖 T1 中斷程序流程圖 T0 和 T1 分別是定時(shí)器和 計(jì)數(shù)器，定時(shí)器 T0 定時(shí) 100ms 時(shí) ， T1 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次，此陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁共 39 頁 時(shí)，定時(shí)器 T0 中斷服務(wù)程序 ZDT0 定時(shí)器 T0 定時(shí)循環(huán)到下一個(gè)定時(shí)，當(dāng)再次滿 100ms 定時(shí)的時(shí)候 ， T1 計(jì)數(shù)器 再 計(jì)數(shù)一次，以此類推直到 T1 計(jì)數(shù)器 滿足 計(jì)數(shù) 30000，計(jì)數(shù)器 T1 到中斷 服務(wù) 程序 ZDT1，它的功能是 從 單片機(jī) 引腳 發(fā)送一個(gè)脈沖觸發(fā)定時(shí)報(bào)警電路， 由 報(bào)警電路 發(fā)出 定時(shí)報(bào)警聲音，使學(xué)生意識(shí)到學(xué)習(xí)有 50 分鐘的時(shí)間，需要休息一下，然后保護(hù)學(xué)生視力的目的。 本文探索并實(shí)現(xiàn)了 多功能視力保護(hù)器 設(shè)計(jì)的完整過程。在程序中也有延時(shí)，有的長，有的短，測距也有一定的誤差，但是影響都不大。 單 片 機(jī) 初 始 化開 始 學(xué) 習(xí)學(xué) 習(xí) 計(jì) 時(shí) 開 始光 線 強(qiáng) 度 檢 測 坐 姿 檢 測是 否 正 常 是 否 超 時(shí) 是 否 正 確蜂 鳴 器 提 示調(diào) 整 正 確繼 續(xù) 學(xué) 習(xí)蜂 鳴 器 提 示 取 消是是是否否否 圖 主程序流程圖 定時(shí)器程序流程圖 圖 是 定時(shí)器 T0 的中斷程序流程圖，圖 是 計(jì)數(shù)器 T1 終端服務(wù)流程圖，其程序設(shè)陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁共 39 頁 計(jì)原理如下： 單片機(jī)控制電路 的 由 89C52 單片機(jī)的 和 即 T0 和 T1 定時(shí) /計(jì)數(shù)器通過單片機(jī)的匯編語言來實(shí)現(xiàn)。 第 15腳：背光源正極。第 3 腳通過一個(gè) 10K的電位器連接到地端，可通過調(diào)節(jié)該電位器來調(diào)節(jié)液晶的對比度。同時(shí)，芯片開始轉(zhuǎn)換工作， 處理器向芯片的 CLK 輸入時(shí)鐘脈沖， DO/DI 端采用雙端輸入通道 功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁共 39 頁 Q1P N PFMV C C 圖 蜂鳴器報(bào)警發(fā)聲電路 單片機(jī)對 ADC0832 的控制原理 ADC0832 是一個(gè) 8 位分辨率，雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 ?？刂谱衷?相應(yīng)的特殊功能寄存器中，通過對其特殊功能寄存器的設(shè)置，可以方便地選擇合適的工作方式。 C = + （米 /秒）， T 為溫度（ C），也就是說， 周圍溫度變化 時(shí) 聲音傳播的速度是不同的?；夭ㄐ盘?hào)的脈沖陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁共 39 頁 寬度和 所測量的距離 是 成正比 的 。在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的時(shí)候，晶振電路越靠近單片機(jī)越好。實(shí)際應(yīng)用中常作為分時(shí)使用的地址 /數(shù)據(jù)總線口，對外部程序或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址時(shí)低 8 位地址與數(shù)據(jù)總線分時(shí)使 用 P0 口，先送低 8 位地址信號(hào)到 P0 口，由地址鎖存信號(hào) ALE 的下降沿將地址信號(hào)鎖存到地址鎖存器后，再作為數(shù)據(jù)總線的口線對數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入或輸出。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁共 39 頁 單片機(jī)管腳及功能 STC89C52 單片機(jī)的管腳圖如 圖 所示 ，其功能如下所述。通過測量人的臉和桌面之間的距離確定坐姿。光敏電阻的工作原理是當(dāng)光照射時(shí)，內(nèi)部電阻已處于穩(wěn)定狀態(tài)的電子激發(fā)并變成自由電子，所以光是強(qiáng)的，自由電子產(chǎn)生的就越多，電阻就越小。 綜上所述采用方案 二 。在選擇元器件時(shí)， 主要看的是 芯片的性價(jià)比，對于電阻、電容等常用元件要先進(jìn)行參數(shù)計(jì)算再選擇。大多數(shù)孩子喜歡 趴在桌上書 寫 ， 教師和 家長 對孩子 屢教不改 ， 這 一直是 令老師和 父母頭 痛 的事 [1]。 指導(dǎo)教師簽名 專業(yè)負(fù)責(zé)人簽名 學(xué)院領(lǐng)導(dǎo) 簽名 批 準(zhǔn) 日期 20210110 視力保護(hù)器的設(shè)計(jì) （陜西理工學(xué)院 物理與電信工程學(xué)院 通信工程專業(yè) ,1201班 陜西 漢中 723000） 指導(dǎo)教師： [摘 要 ]隨著社會(huì) 電子產(chǎn)品 的日益增加， 視力保護(hù) 已成為人們共同關(guān)注的話題 。通過試驗(yàn) 證明該視力保護(hù)器可 實(shí)現(xiàn) 超距 報(bào)警、光線強(qiáng)度報(bào)警 以 及定時(shí)報(bào)警功能 且可靠性良好，使用方便 、 易于實(shí)現(xiàn) ?？傮w來看，國內(nèi)生產(chǎn)的視力 保護(hù)裝置的功能特點(diǎn)是比較簡單的 ，但 它不能很好 地滿足用戶的需求。在設(shè)計(jì)中利用 89C52 型單片機(jī)的定時(shí)功能即 和 的 T0 和 T1，利用單片機(jī)的C 語言編程 [3]。采用并行輸入 輸出方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，適合于大型控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng) 。 對比以上兩種方案相比，該方案具有較好的設(shè)計(jì)精度和線性度，但成本不如光敏電阻好。價(jià)格低廉，對于 促進(jìn)視覺保護(hù)設(shè)備的普及 有一個(gè)很好的優(yōu)勢。 2)外接晶體或外部振蕩器引腳 XTAL1（ 19 腳），接外部晶振的一個(gè)引腳。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁共 39 頁 P2 口（ 21～ 28 腳），準(zhǔn)雙向口（三態(tài)），可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 門電路。典型的 51 單片機(jī)當(dāng) RESET 腳的高電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上就將復(fù)位，所以適當(dāng)組合 RC 的取值就可以保證可靠的復(fù)位 [8]。 圖 超聲波時(shí)序圖 超聲波的基本特性 超聲波 是在彈性介質(zhì)中的一種機(jī)械振蕩，他的振蕩 頻率超過 20kHz， 分為兩種方向振蕩：橫向和縱向振蕩 ，超聲波在氣體、液體和固體 中都可以傳播。這是因?yàn)檠苌洮F(xiàn)象所引起的球面擴(kuò)散損失，而且還因?yàn)榻殡娢盏哪芰?產(chǎn)生的 吸收損耗。因?yàn)橐粋€(gè)機(jī)器周期等于 12 個(gè)振蕩周期 [12]。 ADC0832 具有以下特點(diǎn)： 1） 8 位分辨率； 2）雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換； 3）輸入 、 輸出電平與 TTL/CMOS 可以 兼容； 4） 5V 電源供電時(shí)輸入電壓在 0~5V 之間； 5）工作的頻率是 250KHZ，轉(zhuǎn)換 的時(shí)間是 32μ S； 6） 功耗僅為 15mW； 7）商用級(jí) 的芯片溫寬在 0176。為了實(shí)現(xiàn)高速高效的通信，我們用匯編語言編寫了接口 程序。第 6腳是液晶的使能腳，接到了單片機(jī)的 P15 腳上。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 想要讓單片機(jī)匯編成語言，那就不可避免的只有用 Keil Software 來完成這一目的。在這時(shí)，學(xué)生們應(yīng)該關(guān)掉電源 ，以便進(jìn)行節(jié)能。 該系統(tǒng)具有 很高 的使用價(jià)值 ，很好地達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的 ， 發(fā)展了利用 單片機(jī) 設(shè)計(jì) 視力保護(hù)器 的思想， 增加了單片機(jī)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。當(dāng)調(diào)試程序 時(shí)， 發(fā)現(xiàn)有些指令是不正確的，導(dǎo)致電路功能無法完全實(shí)現(xiàn) 及時(shí)修改。具體流程圖參照圖 。 第 7至 14腳： D0D7為 8位雙向數(shù)據(jù)線。第 1 腳和第 2 腳分別接到了電路的 GND 和VCC，這 2 個(gè)腳是液晶工作的電源輸入腳。當(dāng)要 進(jìn)行 數(shù) 模 轉(zhuǎn)換 時(shí) ， 要將 CS 使 能端 終端 保持低電平， 直到轉(zhuǎn)換完成。由于單片機(jī)的 IO 口驅(qū)動(dòng)能力是不夠的，不能讓蜂鳴器發(fā)出聲音，所以我們通過三極管驅(qū)動(dòng)電流放大器，使蜂鳴器發(fā)出聲音，通過 單片機(jī)的定時(shí) 功能 產(chǎn)生一個(gè)振蕩脈沖方波輸出高電平， 集電極電流通過蜂鳴器讓蜂鳴器發(fā)聲，當(dāng)輸出低電平時(shí)三極管沒有電流流過蜂鳴器，所以不會(huì)發(fā) 聲。他們有 2 種模式的操作（計(jì)數(shù)器模式和定時(shí)器模式）和 4 種模式（模式 0，模式 2，模式 1，模式，模式 3）。 3）溫度效應(yīng) 聲波傳播速度可以用以下公式表示。一旦檢測到 有 回波信號(hào) 的話，就會(huì)輸出回波信號(hào)。晶振的取值也可以是 24M，晶振的取值越高，單片機(jī)的執(zhí)行速度越快。 4)多功能 I/O 口引腳 8052 單片機(jī)設(shè)有 4 個(gè)雙向 I/O 口（ P0、 P P P3），每一組 I/O 口線都可以獨(dú)立地用作輸入或輸出口，其中： P0口（ 32～ 39 腳），雙向口（三態(tài)），可作為輸入 /輸出口，可驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LSTT