基于单片机的视力保护器设计22页.doc

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毕业设计

课题:

基于单片机的视力保护及身姿乔正器设计

学生姓名：

学号：

专业：

电子信息工程

班级：

电子G31202

院（系）：

机械与电子信息工程学院

指导教师：

职称：

中级工程师

二○年月日

Abstract 5

基于单片机的视力保护及身姿乔正器设计 6

第一章、产品开发背景 6

1.1引言 6

1.2研究背景与意义 6

第二章、产品的功能 7

2.2、具体设计 7

第三章、硬件设计 8

3.1、主电路的组成 8

3.2、单片机最小系统电路 8

3.3、超声波检测电路 8

3.4、光线检测电路 9

3.5、显示电路 10

3.6、报警电路 10

3.7、其他辅助电路 11

第四章、软件设计 12

4.1、程序框图 12

第五章、产品的制作、组装、调试 13

5.1、元器件的购买 13

5.2、产品制作步骤 13

5.3、电路的调试 13

5.4、程序的烧录 13

第六章、结论 14

参考文献 15

附录 16

毕业设计真实性承诺及指导教师声明

学生毕业设计真实性承诺

本人郑重声明：

所提交的毕业设计是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，内容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。

除文中已经注明引用的内容外，本设计不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

如被发现设计中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担相应的法律责任和一切后果。

学生（签名）：

日期：

指导教师关于学生毕业设计真实性审核的声明

本人郑重声明：

已经对学生毕业设计所涉及的内容进行严格审核，确定其成果均由学生在本人指导下取得，对他人论文及成果的引用已经明确注明，不存在抄袭等学术不端行为。

指导教师（签名）：

日期：

注：

此声明由指导教师和学生本人亲笔签名。

基于单片机的视力保护及身姿乔正器设计

摘要

近年来，我国青少年近视率大大增加。

对此本文提出了一种以单片机为核心的视力保护及身姿乔正器设计。

本文利用大学三年课堂中所学习的的一些理论知识和实训课中所学到的实践能力，以STC89C52单片机为核心元器件，围绕它进行硬件电路设计和软件程序设计。

其中硬件电路有，整体电路的核心单片机最小系统电路、用来检测书写距离的超声波检测电路、用来检测学习时光线强弱的光线检测电路、用来作为显示设备的LCD1602液晶显示电路、以及用来作为提醒报警的蜂鸣器LED提醒电路。

软件程序方面，本设计主要利用单片机C语言作为软件语言，其中比较主要的有超声波模块驱动程序、定时报警程序、LCD1602液晶屏驱动程序等。

本设计以我们大学三年所学的单片机原理与接口技术、C语言程序设计、数字电子技术、模拟电子技术等课堂里的知识和我自学的传感器等知识为主要理论依据，具体就多功能视力保护器的理论与硬件设计进行了研究。

关键词：

单片机原理与接口技术；传感器技术；C语言程序设计；数字电子技术

Abstract

Inrecentyears,ourcountryjuvenilemyopiarateisgreatlyincreased.Thispaperputsforwardakindofwiththesinglechipprocessorasthecoreofmultifunctionalprotectordesignvision.Inthispaper,usingtheuniversitythreeyearsoflearningintheclassroomofsome‘theoreticalknowledgeandpracticaltraininglessonslearnedinthepracticalability,STC89C52single-chipmicrocomputerasthecorecomponents,revolvearounditshardwarecircuitdesignandsoftwareprogramming.Therehardwarecircuit,andtheoverallcircuitatthecoreofthesinglechipmicrocomputerminimumsystemcircuit,usedtodetectwritingdistanceultrasonicdetectioncircuit,usedtodetectwhenstudyingthelightintensityofthelightdetectioncircuit,usedasadisplaydeviceoftheLCD1602LCDdisplaycircuit,andusedasareminderalarmbuzzerLEDtoremindcircuit.Softwareprogram,thisdesignmainlyusesinglechipClanguageassoftwarelanguage,whichisleadingwithultrasonicmoduledriver,timingalarmprocedures,LCD1602LCDdriver,etc.Thisdesignwearestudyingintheuniversitythreeyearswithsingle-chipmicrocomputerprincipleandinterfacetechnology,Clanguageprogramming,digitalelectronictechnology,analogelectronictechnology,suchastheknowledgeintheclassroomandItaughtmyselfsensorssuchasknowledgeasthemaintheoreticalbasis,specifictheoryandhardwaredesignofthemultifunctionalvisionprotectorwerestudied.

Keywords:

singlechipmicrocomputerprincipleandinterfacetechnology;Sensortechnology;Clanguageprogramdesign;Digitalelectronictechnology

基于单片机的视力保护及身姿乔正器设计

第一章、产品开发背景

1.1引言

眼睛是心灵的窗户，一个良好的视力是每一个人所希望拥有的，但是根据我国最新的统计显示，我国青少年近视率居世界之首，在青少年近视群体中，高中生的近视检出率最高，达72.8%。

小学生、初中生近视率分别为39.05%和64.3%，分别比十年前提高25.7%和26.86%。

而在最近回收的网络问卷“你觉得造成你眼睛近视的主要原因是什么”选项中，选择“写字看书姿势不正确的”占了最大的比列52.4%。

由此可以看出，中国学生视力低下的状况十分严重，而写字看书姿势不正确和看书写作业的时间太长是导致中小学生近视的主要原因。

1.2研究背景与意义

大部分中小学生，由于学生缺乏自觉意识，家长和老师又不能时时守在身边加以提醒，不良的阅读写字习惯一旦养成就很难改掉，日复一日的恶性循环使许多学生过早的架上眼镜，不仅在生活上很不方便，在孩子的心理上也会留下深刻的阴影。

同时中小学生时代是孩子身体成长的旺盛时期，坐姿和读写姿势不正确，会影响到孩子骨骼的健康成长，很容易引起脊椎弯曲或侧弯变，造成含胸驼背，不仅影响形象，并且在以后的招飞、参军，以及很多要求形象的工作上面都大大吃亏，对孩子的前途影响甚远。

通过对现有产品的调查，市场上的视力坐姿矫正器主要机械平衡式坐姿矫正器，列如电子平衡式防瞌睡报警器、背背佳、利资坐姿乔正器、支架式坐姿矫正器等等。

这些产品主要是通过力的作用，将身资强行纠正。

因此自身存在着很大的局限性。

列如，对身体有很大的负担，会造成呼吸不畅，身体紧绷长时间得不到放松等等。

而且还会让人产生厌倦的心理，一旦不使用，读书学习的姿势又会变得原来那样，不能让人养成一个良好的学习习惯。

本产品是以人机交互和以人为本的理念，将电子学、物理学、人体工程学相结合的智能调控设备。

本产品能够随时提醒读写者，端正坐姿，挺直腰背，养成良好的读写习惯，提高学习效率，有效防止驼背、脊椎弯曲以及近视等身理疾病，有效的保护学生的身心健康。

第二章、产品的功能

2.1、预计功能

本产品叫做视力保护及身姿乔正器，它主要的功能就是保护使用者的视力和纠正使用者不正确的学习姿势，帮助学生做到国家教委规定：

学生在读写时，应在合适的亮度下，眼离读物一尺，身离书桌一拳。

保护青少年的身心健康。

2.2、具体设计

（1）当使用者脸部与桌面之间的距离小于30CM时,电路将发出声音提示；

（2）当读写环境光线照度不足时,电路将发出声音提示；

（3）当使用时间达到45分钟时,电路自动发出提示,提醒使用者注意休息；

（4）电路测光报警的灵敏度可调；

（5）电路可靠,做出实物能够实现相应的功能。

第三章、硬件设计

3.1、主电路的组成

其中硬件电路有，整体电路的核心单片机最小系统电路、用来检测书写距离的超声波检测电路、用来检测学习时光线强弱的光线检测电路、用来作为显示设备的LCD1602液晶显示电路、以及用来作为提醒报警的蜂鸣器LED提醒电路,还有给电路供电的电源电路。

3.2、单片机最小系统电路

单片机最小系统是整个设计的核心，可称之为大脑，或者心脏，其中又细分为单片机、复位电路、晶振电路。

本产品使用的是STC89C52单片机，这款单片机有4组32个io口，一个8位数据总线接口，一个串口，一个外部中断输入，功能上完全满足本产品的设计要求，并且价格较低，通用性强。

复位电路使用的是手动按键复位，由一个按键和一个10uf的电解电容及一个10k的色环电阻并联接到单片机的RST脚上。

用来使电路恢复到起始状态。

晶振电路，由一个12.000hz的晶体振荡器，两个20pf的瓷片电容组成，与单片机的XTAL1、XTAL2两个引脚连接。

用来给单片机提供稳定的时钟信号，使单片机的每一条指令都能够严格按照机器周期来执行。

图1单片机主控电路

3.3、超声波检测电路

本产品的超声波检测电路主要由一个是HC-SR04超声波测距模块构成。

HC-SR04超声波测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度高达3mm；模块包括超声波发射器，接受器与控制电路。

模块有四个引脚，VCC接5v电源，GND接地线，Trig口输出触发控制信号接单片机的P3.2脚，Echo口输入回响信号接单片机的P3.3脚。

超声波是一种在弹性介质中的机械振荡，其频