【正文】 在這種情況下，亟須開發(fā)一種多功能視力保護器。讀寫姿勢不正確，視距過近是造成近視的主要原因，并且大部分發(fā)生在中小學(xué)階段，由于學(xué)生缺乏自覺意識，家長和老師又不能時時守在身邊加以提醒，不良的閱讀寫字習(xí)慣一旦養(yǎng)成就很難改掉，日復(fù)一日的惡性循環(huán)使許多學(xué)生過早的架上眼鏡，同時中小學(xué)生時代是孩子身體成長的旺盛時期，坐姿和讀寫姿勢不正確，會影響到孩子骨骼的健康成長，很容易引起脊椎彎曲或側(cè)彎變，造成含胸駝背，本產(chǎn)品的智能調(diào)控功能將會隨時提醒讀寫者，端正坐姿，挺直腰背，養(yǎng)成良好的讀寫習(xí)慣，提高學(xué)習(xí)效率，有效防止駝背、脊椎彎曲，保護學(xué)生身心健康。書面問卷數(shù)據(jù)顯示，小學(xué)生、%%。最新的一項統(tǒng)計顯示，我國青少年近視率居世界之首，在青少年近視群體中，高中生的近視檢出率最高，%。由此可以看出，中國學(xué)生視力低下的狀況令人擔(dān)憂，而寫字看書姿勢不正確、看書寫作業(yè)的時間太長和光線的過強和過弱是導(dǎo)致中小學(xué)生近視的主要原因?！鴥?nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀自1992年全國防近視專家指導(dǎo)小組成立以來，防近視產(chǎn)品經(jīng)歷了一個由簡單到復(fù)雜、由單一到多元、由科技含量低到科技含量高的歷程。國內(nèi)這方面的研究現(xiàn)狀為：在國內(nèi)新疆烏魯木齊市旭之龍科技有限公司生產(chǎn)的“” 又名稱坐視寶，它能對使用者的坐姿不當進行提示?？梢约m正看書，寫字的不良坐姿。國外也致力于對保護視力的研究，但是他們更側(cè)重于對近視原因的研究。他們認為通過合理的飲食營養(yǎng)搭配，以及正確的學(xué)習(xí)習(xí)慣，對視力的保護能起到事半功倍的作用。現(xiàn)有的產(chǎn)品只是側(cè)重視力保護的單一方面，功能尚不全面，不能從多個角度保護使用者的視力。在坐姿提醒器這塊產(chǎn)品研發(fā)之中，將越來越多的運用以人為本和人機交互的設(shè)計理念，坐姿提醒器將越來越優(yōu)秀，不斷克服使用的局限性，附加功能不斷增添，最終將研發(fā)出一機多用的新型坐姿提醒器?！”菊撐闹饕芯績?nèi)容以51單片機為核心處理器、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儀設(shè)計。首先是對各單元電路進行設(shè)計，并選擇合適的元器件。其次是設(shè)計整個電路，其中單片機芯片選用較為普遍的stc89c51型，紅外測距選用利用光電反射累的，紅外測距尾部有個電位器可以調(diào)節(jié)感應(yīng)距離（0~80cm），當距離小于調(diào)節(jié)設(shè)定的距離時小燈快速閃爍同時蜂鳴器響提示，當光線過強或過弱時，也會提示；數(shù)碼管顯示時間，當時間到45分鐘時，數(shù)碼管和小燈閃爍，蜂鳴器滴滴提示，此時按下按鍵即可休息，防止過度傷身；當休息回來時，再按下按鍵此時系統(tǒng)又重新開始工作。 　基本要求1．當使用者臉部與桌面或電腦等之間的距離小于25CM（距離可以適當調(diào)整）時,電路將發(fā)出聲光提示；2．當使用時間達到45分鐘時,電路自動發(fā)出聲音提示,數(shù)碼管閃爍，提醒使用者注意休息； 3．當讀寫環(huán)境光線照度不足或過強時,電路將發(fā)出聲光提示； 4．感應(yīng)環(huán)境光線的范圍是可以調(diào)節(jié)的，實現(xiàn)智能化；5．電路可靠,設(shè)計小巧省電，并且能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的功能。第二章　智能視力保護器總系統(tǒng)設(shè)計　系統(tǒng)總框圖硬件主要以STC89C51型單片機為核心，功能電路主要包括傳感器輔助坐直報警電路、光線報警電路、定時報警電路以及蜂鳴器報警電路等核心電路。本設(shè)計的系統(tǒng)總框圖如圖21所示。前者往往需要考慮芯片的速度，ROM容量，I/O引腳數(shù)量和工作電壓()等，后者則包括是否擁有看門狗，雙指針，雙串口，實時時鐘，CAN接口，SPI接口，USB接口等附加模塊。從容易學(xué)習(xí)掌握的角度出發(fā)，要求所選單片機支持簡單易學(xué)的編程語言，并且擁有軟件支持的良好編程環(huán)境。從工作可靠性的角度出發(fā)，要求所選芯片有較寬工作溫度范圍，較低的功耗和一定的抗干擾能力。在功耗和抗干擾方面，本控制系統(tǒng)的要求都不高，一般的單片機芯片都能滿足要求。足夠本設(shè)計運行，且價格便宜，下載程序方便。實用的測距方法有兩種，一種是在被測距的兩端，一端發(fā)射，另一端接受的直接波方式，適用于身高計；一種是發(fā)射波被物體發(fā)射回來后接收的反射波方式，適用與測距儀。所以本設(shè)計選用光電式紅外測距傳感器。通過對電壓的采集，來實現(xiàn)智能化。C語言是一種結(jié)構(gòu)化編程語言，可產(chǎn)生壓縮代碼。C語言程序本身并不依賴于機器硬件系統(tǒng)，基本上不做修改就可以在不同種類的單片機之間相互移植。C語言提供的庫包含許多標準子程序，具有很強的數(shù)據(jù)處理能力。匯編語言同樣在單片機編程中得到了廣泛的應(yīng)用，其具有簡單實用，控制靈活，實時性強，程序效率高等特點。綜合考慮，軟件的設(shè)計語言選擇C語言。其中單片機芯片選用較為普遍的stc89c51型，紅外測距選用利用光電反射的，紅外測距尾部有個電位器可以調(diào)節(jié)感應(yīng)距離（0~80cm），當距離小于調(diào)節(jié)設(shè)定的距離時小燈快速閃爍同時蜂鳴器響提示，當光線過強或過弱時，也會提示；數(shù)碼管顯示時間，當時間到45分鐘時，數(shù)碼管和小燈閃爍，蜂鳴器滴滴提示，此時按下按鍵即可休息，防止過度傷身；當休息回來時，再按下按鍵此時系統(tǒng)又重新開始工作。單片微型計算機是隨著微型計算機的發(fā)展而產(chǎn)生和發(fā)展的。如果將8位單片機的推出作為起點，那么單片機的發(fā)展歷史大致可以分為以下幾個階段：第一階段（1976—1978）：單片機的探索階段。MCS48的推出是在工控領(lǐng)域的探索，參與這一探索的公司還有Motorola、Zilog等。這就是SCM的誕生年代，“單片機”一詞即由此而來。Intel公司在MCS48基礎(chǔ)上推出了完善的、典型的單片機系列MCS51。（1）完善的外部總線。（2）CPU外圍功能單元的集中管理模式。（4）指令系統(tǒng)趨于豐富和完善，并且增加了許多突出控制功能的指令。Intel公司推出的MCS96系列單片機，將一些用于測控系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、程序運行監(jiān)視器、脈寬調(diào)制器等納入片中，體現(xiàn)了單片機的微控制器特征。隨著單片機在各個領(lǐng)域全面、深入地發(fā)展和應(yīng)用，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強運算能力的8位/16位/32位通用型單片機，以及小型廉價的專用型單片機。由于單片機具有體積小、價格低、可靠性高、開發(fā)應(yīng)用方便等特點，因此在現(xiàn)代電子技術(shù)和工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，在智能儀表中單片機是應(yīng)用最多、最活躍的領(lǐng)域之一。在各類儀器、儀表中引入單片機，使儀器儀表智能化，提高測試的自動化程度和精度，提高計算機的運算速度，簡化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價格比。（2）集成度高、體積小、有很高的可靠性。另外，其體積小，對于強磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境下工作。為了滿足工業(yè)控制的要求，一般單片機的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉(zhuǎn)移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。（4）低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。（6）單片機的系統(tǒng)擴展和系統(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)。1）集成度高、體積小、有很高的可靠性。另外，其體積小，對于強磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合于在惡劣環(huán)境下工作。2）控制功能強。單片機的邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次的微機。 VCC：STC89C52電源正端輸入，接+5V。XTAL1: 單芯片系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入端。RESET：STC89C52的重置引腳，高電平動作，當要對晶片重置時，只要對此引腳電平提升至高電平并保持兩個機器周期以上的時間，AT89S51便能完成系統(tǒng)重置的各項動作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)，并且至地址0000H處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。因此在8031及8032中，EA引腳必須接低電平，因為其內(nèi)部無程序存儲器空間。此外，在將程序代碼燒錄至8751內(nèi)部EPROM時，可以利用此引腳來輸入21V的燒錄高壓（Vpp）。STC89C52可以利用這支引腳來觸發(fā)外部的8位鎖存器（如74LS373），將端口0的地址總線（A0～A7）鎖進鎖存器中，因為STC89C52是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。此外在燒錄8751程序代碼時，此引腳會被當成程序規(guī)劃的特殊功能來使用。STC89C52可以利用PSEN及RD引腳分別啟用存在外部的RAM與EPROM，使得數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器可以合并在一起而共用64K的定址范圍。其他三個I/O端口（PPP3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路，P0在當做I/O用時可以推動8個LS的TTL負載。P2除了當做一般I/O端口使用外，若是在STC89C52擴充外接程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，也提供地址總線的高字節(jié)A8～A15，這個時候P2便不能當做I/O來使用了。如果是使用8052或是8032的話，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)腳位。其引腳分配如下：：RXD，串行通信輸入。：INT0，外部中斷0輸入。：T0，計時計數(shù)器0輸入。：WR：外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入信號。RST：復(fù)位輸入。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）圖31 單片機引腳圖單片機芯片內(nèi)還有一項主要內(nèi)容就是并行I/O口。每個口都包含一個鎖存器、一個輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器。在訪問片外擴展存儲器時，低8位地址和數(shù)據(jù)由P0口分時傳送，高8位地址由P2口傳送。單片機的4個I/O口都是8位雙向口，這些口在結(jié)構(gòu)和特性上是基本相同的，但又各具特點。在單片機內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機的XTAL1和XTAL2引腳外接石英晶體（簡稱晶振），就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機內(nèi)部產(chǎn)生時鐘脈沖信號。當在STC89C51單片機的RST引腳引入高電平并保持2個機器周期時，單片機內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作（若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)）。最簡單的上電自動復(fù)位電路中上電自動復(fù)位是