【正文】 P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10GND20V C C40U189 C 5 1/ 5 2R2R510kC130 p FC230 p FC310 u FY112 M H zQ190 1 2F1S P E A K E RGND1DQ2VCC3U3ds 18 b2 012345678910111213141516J116 0 2 R610kV C CP 26P 27V C CV C CV C CP14V C CP 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07P 14V C CR710kR832 1P1P O W E RV C C112233445566S1C O M1R12R23R34R45R56R67R78R89R P 110K1234J4hc s r 04V C CP 20P 21P 21P 20S1S2S3P 26P 27RR1D1LED 18 附錄 2 成品展示 本設(shè)計(jì)實(shí)物如圖 圖 實(shí)物圖 19 附錄 3(單片機(jī) C源程序清單 ) //宏定義 define uchar unsigned char define uint unsigned int define ULint unsigned long int //溫度零上與零下的標(biāo)志位 char flag=0。我對老師的感激之情是無法用言語表達(dá)的。 老師多次詢問研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵。 其次感謝指導(dǎo)老師，給我進(jìn)行了很多的輔導(dǎo)，不僅在技術(shù)上給了我很大幫助，也在系統(tǒng)需求和設(shè)計(jì)方面給予了我很大幫助。 參考文獻(xiàn) [1] 家庭電子 1998 年合訂本 .[J]， 1999. 212214 [2] 康華光 .電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分 .[M]北京：高等教育出版社， [3] 康華光 .電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分 .[M]北京：高等教育出版社， [4] 電子工藝實(shí)習(xí) .[J]成都， [5] 電子技術(shù)實(shí)驗(yàn) .[J] 成都， [6] 電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測試第二版 .[M]武漢：華中科大出版社， [7] 趙健 .實(shí)用聲光電及無線電遙控電路 300 例 .[J]北京：中國電力出版社， [8] 鄭浩，高靜 .怎樣用 萬用電表檢測電子元器件修訂本 .[J] 北京：人民郵電出版社， [9] 趙振德 .單片機(jī)原理及實(shí)驗(yàn) /實(shí)訓(xùn) [M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 2021 [10] 黃鴻，吳石增 .傳感器及應(yīng)用技術(shù) [M].北京理工大學(xué)出版社， [11] 孫惠芹 .單片機(jī)項(xiàng)目設(shè)計(jì)教程 [M].北京：電子工業(yè)出版社。 比如說隨著科技的飛速發(fā)展，眾多電子產(chǎn)品進(jìn)入我們的生活，如長時間看電視、電腦，玩手機(jī)也是造成近視重要因素，本設(shè)計(jì)對這一因素考慮較少。利用光敏電阻電路檢測光照，通過超聲波傳感器模塊幫助學(xué)生保持正確坐姿進(jìn)而校正其視力，簡單方 便且不會產(chǎn)生系統(tǒng)穩(wěn)定性方面的問題； 盡可能發(fā)揮系統(tǒng)優(yōu)勢，可以方便向其他功能擴(kuò)展，也就是利用平臺優(yōu)勢可以衍生更多功能。本系統(tǒng)開發(fā)空間大，使用靈活，便于用戶擴(kuò)展功能。 本設(shè)計(jì)的不足： （ 1）該設(shè)計(jì)測定的光強(qiáng)、和距離與實(shí)際光強(qiáng)、和距離 有一定的誤差，有待進(jìn)一步改進(jìn)； （ 2）該設(shè)計(jì)的對 長 時間看電視、電腦，玩手機(jī)也是造成近視重要因素，本設(shè)計(jì)對這一因素考慮較少。 鑒于使用者對智 能視力保護(hù)器的測量距離要求為 30cm 左右，而在實(shí)際對智能視力保護(hù)器測試當(dāng)中，發(fā)現(xiàn)在 2040cm 距離范圍內(nèi)誤差為 ，較好地體現(xiàn)出來視力保護(hù)器的實(shí)用性。若算得距離大于設(shè)定距離，則返回主程序進(jìn)行下一功能。若外部中斷未被觸發(fā)，則返回繼續(xù)發(fā)射超聲波。若不到 1s，則返回繼續(xù)計(jì)時。 系統(tǒng)子程序流程圖 如圖 所示為超聲波模塊測距功能流程圖。然后進(jìn)行對光照、距離、定時的判定，若光照、距離、定時超出設(shè)定值，進(jìn)入報警系統(tǒng)，報警結(jié)束后返回繼續(xù)判斷。 12 系統(tǒng)主程序流程圖 系統(tǒng)的軟件總流程圖如圖 所示。 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案 該方案的編程思路是先確定主程序，之后根據(jù)各硬件電路功能來設(shè)計(jì)子程序模塊，最后再將各模塊嵌入主程序中。當(dāng) 89c52 內(nèi)部的定時器 /計(jì)數(shù)器被選定為定時器工作模式時，記數(shù)輸入信號是內(nèi)部時鐘脈沖，每個機(jī)器周期產(chǎn)生一個脈沖使計(jì)數(shù)器增 1，因此，定時器 /計(jì)數(shù)器的輸入脈沖和機(jī)器周期一樣，為時鐘頻率的 1/12。定時器 /計(jì)數(shù)器的兩個作用是用來精確的模擬一段時間間隔 (作定時器用 )或累計(jì)外部輸入的脈沖個數(shù) (作計(jì)數(shù)器用 )。雖然對外部輸入信號的占空比無特殊要求，但為了確保某給定電平在變化前至少被采樣一次，外部計(jì)數(shù)脈沖的高電平與低電平保持時間均需在一個機(jī)器周期以上。所以檢測一個由1 至 0 的跳變需要兩個機(jī)器周期，故外部事年的最高計(jì)數(shù)頻率為振蕩頻率的 1/24。若一個機(jī)器周期采樣值為 1，下一個機(jī)器周期采樣值為 0，則計(jì)數(shù)器加 1。當(dāng)定時器 /計(jì)數(shù)器為計(jì)數(shù)工作方式時，通過引腳 T0和 T1對外部信號計(jì)數(shù)，外部脈沖的下降沿將觸發(fā)計(jì)數(shù)。如果晶振為 12MHz，則計(jì)數(shù)周期為： T=1/（ 12106） Hz1/12=1μs 這是最短的定時周期。顯然，定時器的定時時間與系統(tǒng)的振蕩頻率有關(guān)。它們具有兩種工作模式 (計(jì)數(shù)器模式和定時器模式 )及 4 種工作方式 (方式 0，方式 1，方式 2，方式 3)。它主要通過單片機(jī)的定時計(jì)數(shù)功能完成定時45 分鐘并使報警電路發(fā)出報警聲，用以提醒學(xué)生休息。超聲波在空氣中的傳播速度為 340m/s，根據(jù)計(jì)時器記錄的時間 t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離 (s)，即： s=340t/2就是所謂的時間差測距法。相反，當(dāng)向雙壓電晶片元件施加超聲振動時，就會產(chǎn)生一個電信號。另一方面，當(dāng)振動壓電陶瓷時，則會產(chǎn)生一個電荷。諧振器呈喇叭形，目的是能有效地輻射由于振動而產(chǎn)生的超聲波，并且可以有效地使超聲波聚集在振動器的中央部位。 圖 超聲波模塊實(shí)物 常見的超聲波傳感器多為開放型 ，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 ， 一個復(fù)合式振動器被靈活地固定 10 在底座上。實(shí)物如下圖 所示。 基本工作原理：采用 IO 口 TRIG 觸發(fā)測距，給至少 10us 的高電平信號；模塊自動發(fā)送 8 個 40KHZ 的方波，自動檢測是否有信號返回；有信號返回，通過 IO 口 ECHO 輸出一個高電平，高電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間。 超聲波坐姿測距模塊 測距模塊采用 HCSR04 超聲波測距模塊，該模塊可提供 2cm250cm 的非接 觸式距離感測功能，測距精度可達(dá)高到 3mm。 圖 光照采集電路 9 顯示模塊 顯示采用 LCD1602 液晶顯示，顯示電路如圖 所示。電路如圖 所示 ]6[ 。 圖 報警電路 8 蜂鳴器采用三極管驅(qū)動，當(dāng)實(shí)際的距離小于設(shè)定的距離或?qū)嶋H的光強(qiáng)小于設(shè)定值時就會報警。 圖 電源電路 電源采用 7805 穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓成 5V 給傳感器，單片機(jī)供電。 (7)中斷控制系統(tǒng)。 89C52 單片機(jī)有一個全雙工串行口，以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和其他計(jì)算機(jī)或設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。 89C52 單片機(jī)共有四個 8 位的 I/O 口 (即 P0、 P P2 和 P3)，用以完成數(shù)據(jù)的并行輸入 /輸出。 89C52 單片機(jī)共有兩個 位的定時器 /計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時和計(jì)數(shù)功能。 89C52 單片機(jī)芯片數(shù)據(jù)存 儲器共有 128 個存儲單元，用于存放可讀寫的數(shù)據(jù)。它是單片機(jī)的核心，包括運(yùn)算器和控制器兩個主要組成部分，用于實(shí)現(xiàn)運(yùn)算和控制功能。 3 硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè)計(jì) 主控制模塊 主控制最小系統(tǒng)電路如圖 所示 ]9[ 。 （ 5）用 LCD1602 液晶顯示。 （ 3）用光敏電阻檢測光照強(qiáng)度。 最終方案 經(jīng)過反復(fù)論證，我們最終確定了如下方案： （ 1）電源采用 6 節(jié) 5 號電池。 LCD1602 由于其顯示清晰，顯示內(nèi)容豐富、清晰， 6 顯示信息量大，使用方便，顯示快速而得到了廣泛的應(yīng)用。價格實(shí)惠，是一種較為理想的方案。當(dāng)距離小于設(shè)定距離時就發(fā)出警報提醒。價格實(shí)惠，對推動視力保護(hù)器的普及有很好的優(yōu)勢，能夠較好的滿足設(shè)計(jì)的要 求。 報警提示模塊 報警系統(tǒng)采用蜂鳴器報警。光敏電阻的優(yōu)點(diǎn)有內(nèi)部的光電效應(yīng)和電極無關(guān)，即可以使用直流電源。 光照強(qiáng)度檢測模塊 光強(qiáng)檢測系統(tǒng)采用光敏電阻。 主控制器模塊 系統(tǒng)采用 STC89C52 單片機(jī)作為智能視力保護(hù)器的核心控制單元， 充分分析系統(tǒng)，其關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動報警與提醒，處理超聲波測得的信號，以及處理光照強(qiáng)度信息，而在這一點(diǎn)上，單片機(jī)就顯現(xiàn)出來它的優(yōu)勢 ——控制簡單、方便、快捷。 STC89C52 超聲波模塊 復(fù)位電路 晶振電路 蜂鳴器報警模塊 光線強(qiáng)度檢測模塊 按鍵模塊 電源供電模塊 5 圖 系統(tǒng)總體方框圖 硬件設(shè)計(jì) 電源穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用電池供電，我們考慮了如下方案為系統(tǒng)供電： 電源電壓通過 7805 穩(wěn)壓芯片為單片機(jī)及其它模塊提供 +5V電壓。 2 總體方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)采用 STC89C52 單片機(jī)作為多功能視力保護(hù)器的核心控制單元 ,本系統(tǒng)通過光敏電阻采集光線信號，通過 AD 采集光線信號的強(qiáng)弱，把光線強(qiáng)度等級化，通過設(shè)定報警等級來實(shí)現(xiàn)報警；利用超聲波測距傳感器測出人臉部與桌面的距離，當(dāng)小于設(shè)定距離時發(fā)出報警聲提醒；通過單片機(jī)內(nèi)部定 時器計(jì)時，當(dāng)使用達(dá)到 45 分鐘時 電路自動發(fā)出聲音提示 ,提醒使用者注意休息；系統(tǒng)采用的報警電路由三極管驅(qū)動蜂鳴器組成。 應(yīng)解決的關(guān)鍵問題 對主要硬件電路設(shè)計(jì)、制作實(shí)物時擬解決的關(guān)鍵問題是：溫度等外界干擾對測距精度的影響。 課題由 51 單片機(jī)最小系統(tǒng)、超聲波測距模塊、顯示