【正文】 確，我們選了兩種方案 方案一： 利用紅外熱釋電傳感器，紅外熱釋電傳感器的紅外感應(yīng)敏感，當(dāng)坐姿良好，然后打開視力保護(hù)器，如果姿態(tài)變化電傳感器將有一個(gè)高到低的電信號(hào)輸出。紅外熱釋電傳感器不適用于多功能視力保護(hù)器的坐姿 檢驗(yàn)，除非該人 坐在 那一動(dòng)不動(dòng) 。 方案二： 用 超聲波傳感器檢測(cè)。 若 距離小于 30cm，則報(bào)警 。價(jià)格低廉，對(duì)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(shì)。 顯示模塊 方案一： 用數(shù)碼管顯示。 方案二： 用 LCD1602 液晶 顯示。 對(duì)于此系統(tǒng)我們需要顯示 的內(nèi)容 豐富，人機(jī)界面需要友好。 最終方案 經(jīng)過反復(fù)論證，我們最終確定了 方案： 1)用 USB 供電； 2)用 89C52 單片機(jī)作 主控制器； 3)用光敏電阻檢測(cè)光照強(qiáng)度； 4)用超聲 檢測(cè)坐姿； 5)用 LCD1602 液晶顯示； 6)用蜂鳴器提醒。使用單片機(jī)語(yǔ)言 編程 。 光 敏 電 阻定 時(shí) 報(bào) 警測(cè) 距 報(bào) 警超 聲 波光 強(qiáng) 報(bào) 警8 9C5 2單 片 機(jī) 圖 系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本框圖 STC89C52 單片機(jī) STC89C52 單片機(jī)包括 中央處理器、程序存儲(chǔ)器（ ROM）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)單元和數(shù)據(jù)總線，地址總線和控制總線和總線 [6]。 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。 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。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳應(yīng)接地。在片內(nèi)接至反相放大器的輸出端內(nèi)部時(shí)鐘電路的輸入端。 3)控制信號(hào)線 RESET（ 9 腳），復(fù)位信號(hào)輸入端，復(fù)位 /掉電時(shí)內(nèi)部 RAM 的備用電源輸入端。在對(duì)片內(nèi) EPROM 編程時(shí)，編程 脈沖由此輸入。 EA（ 31 腳） ,訪問外部存儲(chǔ)器允許 /編程電壓輸入。 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) LSTTL 門電路。 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。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè)共 39 頁(yè) 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。 P3 口（ 10～ 17 腳），準(zhǔn)雙 向口（三態(tài)），可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 門電路。 表 P3 口第二用途 端口引腳 第二功能 注 釋 RXD 串行口數(shù)據(jù)接收端 TXD 串行口數(shù)據(jù)發(fā)送端 /INT0 外中斷請(qǐng)求 0 /INT1 外中斷請(qǐng)求 1 T0 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 外部計(jì)數(shù)信號(hào)輸入 T1 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1 外部計(jì)數(shù)信號(hào)輸入 /WR 外部 RAM 寫選通信號(hào)輸出 /RD 外部 RAM 讀選通信號(hào)輸出 （ 1） STC89C52 STC89C52 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的 STC89C52 單片機(jī)可提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。 STC89C52 有 PDIP、PQFP/TQFP 及 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 單片機(jī)最小系統(tǒng) STC89C52 的最小系統(tǒng)如圖 所示。 晶振電路包括 2 個(gè) 30pF 的電容 C2 和 C3，以及 12M 的晶振 X1。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。 復(fù)位電路由 10uF 的極性電容 C1 和 10K 的電阻 R4 構(gòu)成。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]。 此外，除了單片機(jī)最小系統(tǒng)的 3 個(gè)部分之外，這里還多了一些外部電路。 特別注意的是，對(duì)于 31 腳 (EA)，當(dāng)接高電平時(shí)，單片機(jī)在復(fù)位后從內(nèi)部 ROM 的 0000H開始執(zhí)行；當(dāng)接低電平時(shí)，復(fù)位后直接從外部 ROM 的 0000H 開始執(zhí)行。單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖 所示 。該模塊包含了 超聲波發(fā)射器、接收器和控制電路。測(cè)試距離 =（高 電平 時(shí)間 *速度（ 340m/s））/ 2。一旦檢測(cè)到 有 回波信號(hào) 的話，就會(huì)輸出回波信號(hào)。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]。 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。 超聲波的 特性所述 如下 ： 1）波長(zhǎng) 波的傳播速度是 頻率乘以波長(zhǎng)。 C）。正是由于這種高分辨率的特性， 使得它可以在測(cè)量中獲得 很高的 精度。因?yàn)樵S多的物品都可以反射 近 100%的超聲波，所以我們可以很容易地找到這些對(duì)象。與此同時(shí) ，由于不規(guī)則的反射通常是很難檢測(cè) 的 ，凹凸的表面和斜坡表面 的 對(duì)象。 3）溫度效應(yīng) 聲波傳播速度可以用以下公式表示。因此， 要 精確地測(cè)量對(duì)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(duì)超聲波測(cè)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(cè) 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(cè)試環(huán)境的設(shè)計(jì)，對(duì)測(cè)量精度要求不高，所以溫度對(duì)系統(tǒng)的影響問題 不需要深入 探討。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。 HCRS04型超聲波傳感器的振蕩頻率是 40kHz， 10 米的傳播會(huì)衰減到 40 個(gè) 聲壓級(jí)。 光線報(bào)警電路 該 模塊的 電路分為光敏電阻控制 的 電路和聲光報(bào)警電路。 圖 光敏控制電路 圖 為光敏控制電路原理圖。反饋到 89C52上， 觸發(fā)蜂鳴器報(bào)警 [11]。它主要是通過單片機(jī)定時(shí) 與 計(jì)數(shù)功能，完成45 分鐘定時(shí)在超時(shí)后發(fā)出報(bào)警 ，提醒學(xué)生 該 休息 了 。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）。 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?yàn)橐粋€(gè)機(jī)器周期等于 12 個(gè)振蕩周期 [12]。一個(gè)計(jì)數(shù)器采樣在每個(gè)機(jī)器周期的 S5P2 期間。機(jī)器周期 為 S3P1 的時(shí)候 ，新的計(jì)數(shù)值送入計(jì)數(shù)器。 工作 方式 控制 寄存器 TMOD 用于控制定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的操作，其字節(jié)地址 89H，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器兩函數(shù)用于準(zhǔn)確地模擬一段時(shí)間（一個(gè)定時(shí)器）或累積 外部輸入 的脈沖個(gè)數(shù) （作為一個(gè)計(jì)數(shù)器）。當(dāng) 89C52 單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器作為定時(shí)器模式，計(jì)數(shù)輸入信號(hào)是 內(nèi)部 時(shí)鐘脈沖，每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)器增加 1。時(shí)鐘的設(shè)計(jì)是 6MHz，計(jì)數(shù)率為 500kHz，輸入脈沖的時(shí)間間隔為 秒 [12]。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。 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。 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。C，工業(yè)級(jí) 的 芯片溫寬 在 ?40176。C； 芯片接口說明： 1） CS_ 片選使能，低電平芯片使能。 3） CH1 模擬輸入通道 1，或 者 作為 IN+/使用。 5） DI 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制。 7） CLK 芯片時(shí)鐘輸入。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。在第一個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉前 DI 端 必須是高 電平 [13]。為了實(shí)現(xiàn)高速高效的通信，我們用匯編語(yǔ)言編寫了接口 程序。數(shù)據(jù)讀取程序中的子程序調(diào)用，方便 程序 移植 。由于其功耗低、顯示的信息量大（例如文本，圖形，曲線等）、無電磁輻射、使用壽命長(zhǎng)，它已被廣泛應(yīng)用在便攜式電子產(chǎn)品。在通信系統(tǒng)，智能操作儀表和辦公設(shè)備的自動(dòng)化中被廣泛的應(yīng)用，主要功能是顯示 ASCII 字符，因此被稱為“字符型顯示裝置”。子模塊的軟件不能直接提取的子模塊的數(shù)據(jù) 5 8 點(diǎn)陣，可以從手工提取漢字的字體以模具。 1602 液晶分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為 HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別 [14]。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。第 4腳是液晶的寄存器控制腳，接到了單片機(jī)的 P13腳上。第 6腳是液晶的使能腳，接到了單片機(jī)的 P15 腳上。最后第 15腳和第 16腳是液晶的背光電源腳，直接連接系統(tǒng) VCC和 GND。 表 1602 液晶引腳說明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說明 1 VSS 電源 地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VCC 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VO 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫 13 D6 數(shù)據(jù) 6 EN 使能信號(hào) 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負(fù)極 第 1腳：接地電源 VSS。 第 3 腳： VO 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整的端口，對(duì)比度的強(qiáng)弱由接電源的不同決定，對(duì)比度的調(diào)整可以通過一個(gè) 10k的電位器。 第 5 腳： R/W的讀和寫信號(hào)線，高電平為讀操作，低電平為寫操作。例如兩端共同為 0 時(shí)能夠?qū)懭朊罨蛘唢@示其地址，當(dāng)兩端同為 1時(shí)可以讀忙碌信號(hào)，當(dāng) RS為 1， R/W為 0時(shí)能夠?qū)?shù)據(jù)錄入。 第 7至 14腳： D0D7為 8位雙向數(shù)據(jù)線。 第 16腳：背光源負(fù)極。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 想要讓單片機(jī)匯編成語(yǔ)言，那就不可避免的只有用 Keil Software 來完成這一目的。這樣不僅會(huì)方便，也在速度上提高了很多。合格的程序員必須具備這個(gè)特征 :可以寫高質(zhì)量的符合標(biāo)準(zhǔn)的程序。 系統(tǒng)主程序流程圖 如圖 所示為系統(tǒng)主程序流程圖。這個(gè)程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因?yàn)?各模塊程序與電路相互對(duì)應(yīng) ，所以很方便調(diào)試。 然后逐個(gè)判斷其各模塊是不是在規(guī)定范圍內(nèi)，任何一個(gè)不滿足要求就發(fā)出報(bào)警。具體流程圖參照?qǐng)D 。 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]。在這時(shí)，學(xué)生們應(yīng)該關(guān)掉電源 ，以便進(jìn)行節(jié)能。 超聲波測(cè)距子程序流程圖 如圖 所示為系統(tǒng)坐姿檢測(cè)超聲波測(cè)量主程序流程圖 。當(dāng)然，在檢查的過程中一定要按照檢查的原理進(jìn)行檢查。根據(jù)零件在示意圖上的位置依次焊接，先焊接較低的元器件，對(duì)于容易損壞的元器件盡量放在最后再焊接，在焊接芯片時(shí)特別注意芯片的安裝方向，避免出現(xiàn)這種失誤。焊接完成后，用 STC_ISP 下載軟件并進(jìn)行功能檢測(cè)。 電路的調(diào)試 首 先燒成顯示程序，控制液晶顯示，顯示是正常的 話，說明這部分正常。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。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè)共 39 頁(yè) 結(jié)束語(yǔ) 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(yǔ)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。 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。 通過光敏電阻對(duì)光的特性，很好地提醒了學(xué)生不要在光線太強(qiáng)或者過弱下學(xué)習(xí)。還有可以給其上面再加些功能，如溫度感 應(yīng)裝置，可以在溫度有點(diǎn)低的情況下提醒使用者添