多功能视力保护器设计Word格式文档下载.docx

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毕业设计（论文）作者（签字）：

签字日期：

年月日

本人声明：

该学位论文是本人指导学生完成的研究成果，已经审阅过论文的全部内容，并能够保证题目、关键词、摘要部分中英文内容的一致性和准确性。

学位论文指导教师签名：

年月日

摘要

近年来在我国近视眼发病率越来越高，尤其是青少年的视力低下的情况越来越严重。

据调查，我国青少年近视发病率高达至50%到60%。

而导致青少年近视近视的主要原因就在于看书写字的姿势不正确并且过长时间的写字阅读，所以设计一台方便的视力保护仪是很重要的。

本文是运用了超声波传感器的多功能视力保护仪。

以STC12C5A60S2型单片机的硬件电路设计和软件设计为核心，实现高精度，低成本的视力保护仪的硬件电路，其中硬件电路包括光强报警电路及定时报警电路等。

并且通过软件设计来实现所有需要的功能，其中软件包括显示测距，距离报警，光强报警，定时报警等的程序设计。

现如今各种各样的以单片机控制应用系统的设计正在引起学者们的注意。

本文详细探讨了利用模电、数电、单片机这些课内专业知识来实现单片机的定时功能和程序语言实现定时的方法，以及系统主要硬件组成部分及其作用，并给出了完整的系统软件流程图和程序设计、部分子程序流程图和程序设计。

关键词：

视力保护仪；

超声波传感器；

定时；

报警；

程序设计

ABSTRACT

Inrecentyears，theincreasingincidenceofmyopia,especiallylowvisionofyoungpeoplemoreandmoreserious.Accordingtothesurvey,China'

sincidenceofjuvenilemyopiaupto50%to60%.Themaincausesofjuvenilemyopiaisthatnotcorrectposturetoreadandwriteandtoreadandwritetoolong,sothedesignofaconvenientinstrumenteyeprotectionisveryimportant.

Thisarticleistheuseofmulti-functionaleyeprotectioninstrumentultrasonicsensors.Ingeneral8051MCUhardwarecircuitdesignandsoftwaredesignasthecore,high-precision,low-costeyeprotectioninstrumenthardwarecircuits,hardwarecircuitincludesthetimingandintensityalarmcircuitsalarmcircuit.Andtoachieveallthefunctionalityrequiredbythesoftwaredesign,softwarewhichincludesadisplayrangingfromalarm,thelightintensityalarm,timealarmandotherprogramming.Nowdesignavarietyofmicrocontrollercontrolapplicationsarecausingtheattentionofscholars.Thispaperdiscussestheuseofanalogdigitalcircuit,microcontrollerthesecurricularexpertisetoachievesingle-chiptimingfunctionsandprogramminglanguagerealizationtimingmethodandsystemmainhardwarecomponentsandtheireffect,andgivesacompletesystemsoftwareprocessesmapandprogramdesign,partofthesubroutineflowchartandsoftwaredesign.

Keywords:

Eyeprotectionfromthealarmlight；

UltrasonicSensor；

Timing；

Alarming；

programdesign

摘要I

ABSTRACTII

绪论1

第1章系统方案总体设计3

1.1系统总体框架设计3

1.2系统总框图3

1.3设计目的及基本要求4

1.4系统选择的方案4

第2章系统硬件电路设计6

2.1STC12C5A60S2单片机介绍及应用6

2.2控制系统电路设计8

2.3按键控制电路设计9

2.4LED灯显示电路设计10

2.5蜂鸣器报警电路设计11

2.6光强度检测电路设计12

12

2.6.2光强度检测电路12

2.7红外线测距电路设计13

2.8系统显示模块14

第3章系统软件设计16

3.1KeilC51软件平台16

3.2程序的模块划分17

3.3中断处理程序18

3.4AD转换与光线强度检测模块20

3.5红外线测距模块22

3.6定时模块23

3.7程序实现的功能25

第4章系统调试与结果分析26

总结与期望28

致谢29

参考文献30

附录A电路图31

附录B实物图32

附录C程序代码33

附录D系统元件清单40

绪论

1.选题的背景与意义

大家都知道一旦近视，是花再多钱治疗也不可能完全恢复的一种病，它无时无刻不在困扰着你的生活和学习。

现如今青少年近视的发病率越来越高引起了社会各个相关部门的高度重视。

国家有关部门对很多职业都有明确的视力要求，可想而知，近视会给我们以后在工作中带来很多的限制，很有可能会失去一份机会。

所以，在高强度的学习之中有一个便利的视力保护装置是极其重要的。

根据有关数据显示，我国的小学生实力低下率为26.96%，初中生53.43%，高中生72.8%，大学生77.95%。

尤其是50%以上的学生、家长缺乏视力保健最基础的只是，不知道近视的危害性，造成41.6%的学生没有采取很好的保护、矫正措施。

专家指出，除了有一小部分遗传的原因，90%的孩子都是由于平常读书、写字时坐姿不标准、时间过长、眼睛距离书本太近等习惯原因所导致的，甚至有些孩子喜欢趴在桌子上读写。

这些都是老师、家长很难纠正的坏习惯。

据了解，目前治疗近视方法主要集中于激光手术，其中德国蔡司VisuMax全飞秒激光手术最为成熟，其原理为：

激光切削角膜基质，微笑切口取出透镜。

但是，这些治疗手段都存在着一定的风险，都会在一定程度上给人体造成一定的伤害。

国家教委规定：

书应该放置于正前方，身体松弛，腰背挺直，并且将书平放在桌上，眼睛与书本的距离大概为35至40厘米，胸部与桌边的距离为大约一拳，读书时应保持头部随视线自由移动。

另外，有研究表明：

最佳的近距离学习时间为1个小时。

以此为背景我们进行了多功能视力保护器的研究与设计。

用非医药的方法去防范不良习惯造成对视力的影响，比如从学习的时间、灯光的强度、眼睛与书本的距离等等。

从而进一步提醒、纠正广大的学生朋友们在如此大的学习压力中也要在一定亮度下、一定距离下读写。

从根本上预防视力问题。

2.国内外研究现状及成果

根据市场的调查研究，根据原理将视力保护器可具体分为机械平衡式视力保护器（例如：

1.5视力保护器），支架式视力保护器（例如：

背背佳），电子平衡式视力保护器（例如：

电子平衡式瞌睡报警器）和测距式视力保护器（例如：

VISOMATE威士美）。

国内生产的大多视力保护器都能有效的对使用者不正确的坐姿进行语音的提示，还有一些厂家生产坐姿矫正器，可以在一定程度上纠正读书，写字的坐姿。

由此看来，虽然国内生产视力保护器的电子厂商有许多，但是功能特点都比较的单一，外观单一，并不能满足广大使用者的需求。

进一步调查发现，国内市场上真正的多功能视力保护仪其实并没有很多，大多数产品都只是侧重某一个方面来进行视力保护，功能单一并不能从多个方面去保护视力，有些产品甚至对使用的环境和人群也存在着局限性。

国外也有许多学者和企业投入到视力保护的研究与开发中，不过他们更偏向于对近视原因的研究。

他们发现合理搭配饮食营养，比如多鱼肉和蔬菜，以及培养正确的学习习惯，可以降低近视的概率。

WelchAllyn（美国伟伦公司）生产的视力保护仪。

具有自动、无损性，能够自动检测出屈光度问题，包括近视、远视、散光等问题。

此外，激光视力矫正手术（LASIK手术）自上世纪90年代从欧美国家开始向全球多国蔓延以来，已使世界各地很多近视患者重获清晰明亮的视力。

但是这种手术带来的安全性和副作用问题一直都让世界担忧，引来不断的质疑与争论。

3.课题研究的基本内容与拟解决的主要问题

本文研究视力保护器内容分为硬件设计和软件设计，基于以STC12C5A60S2型单片机为核心的主体电路，和三个模块组成组成，然后同时实现对视力保护的报警功能。

感光模块由光敏电阻和报警发声硬件电路组成，定时报警模块是由单片机控制电路和定时报警电路组成，主要是通过单片机的定时计数功能来实现的计数报警，测距模块是由包含发出与接收功能的GP2Y0A02YK0F型超声波传感器组成。

基本要求如下：

1对距离的检测，如果使用者眼睛与写字台距离低于35cm时，电路将发出报警声提示使用者适当调整坐姿，注意视力的保护。

2对学习光线环境的检测，如果光线强度过强或过弱时，电路将发出报警声提示使用者调整光线强度，注意视力的保护。

3对学习时间的检测，如果使用者学习时间达到60分钟时，电路将发出报警声提示使用者休息眼睛，注意视力的保护。

第1章系统方案总体设计

1.1系统总体框架设计

本多功能视力保护器需要在多方面最大化的保护视力。

所以具有三项功能：

感光、测距、定时，每当任意数据达到上限值时蜂鸣器就会发出报警提。

此设计最基本组成电路主要包括红外线测距电路、光线强度检测电路、以及报警发声电路等核心电路。

1.2系统总框图

本多功能视力保护器主要是以STC12C5A60S2型单片机为核心，以红外线传感器报警电路、光线报警电路、定时报警电路以及蜂鸣器报警电路为核心的电路设计。

利用C语言对系统进行控制。

本系统的总体框架如图1-1所示。

图1-1系统结构框图

1.3设计目的及基本要求

（1）主要设计要求

a.在互联网上不断查询相关信息，目的是为了了解目前对多功能视力保护仪；

b.温习和增强对51单片机概念与应用