超声波视力保护器

这方面的研究现状为：在国内生产的视力保护器，又称坐视宝，它能有效的对使用者的坐姿不当进行语音提示。还有国内一些厂家生产的坐姿矫正器。可以纠正看书，写字的不良坐姿。总体看来，国内生产的视力保护器功能特点比较单一，与人们的个性化需求尚有很大的差距。故不能很好的满足广大使用者的需求。 国外也致力于对保护视力的研究，但是他们更侧重于对近视原因的研究。美国德克萨斯大学西南医学中心何于光博士表示，吃鱼和新鲜蔬菜能够保护视力，降低发生近视的概率。他们认为通过合理的饮食营养搭配，以及正确的学习习惯，对视力的保护能起到事半功倍的作用。 研究证明，市场上真正的多功能视力保护器几乎没有。现有的产品只是侧重视力保护的一方面，功能比较单一，不能从多个角度保护使用者的视力。 现在市场上设计的有以超声波技术为主要理论依据的视力保护器。它就具体就视力保护器的理论与硬件的设计进行了研究。

基于实验室现有的硬件平台，研究目标是完成多功能视力保护器的硬件开发与设计，并完成相应的硬件制作。其研究内容分为两部分：对视力保护器的硬件设计和硬件制作。在设计中存在着如何有效的提高视力保护以及对硬件电路准确调试的难点。在硬件设计中，基于超声波技术设计的多功能视力保护器电路，通过超声波接收头对接收的超声波信号进行调制输出，实现控制声光提示电路工作的理论研究有一定的研究意义。通过实践证明该视力保护器可行且可靠性良好，使用方便但也存在一些问题，比如说没有光线控制报警的功能，光线也是伤害学生的视力的一个重要因素。该设计通过该电子硬件的制作和理论的研究，能为后期进一步设计多功能视力保护器并采取合理措施提高视力保护的有效性提供可靠和有效的数据源和信息依据。由于现在国内外大量的市场需求，视力保护器的起步才刚刚开始，存在很大的发展空间，各个国家的很多公司均在此方面展开了研究，相信未来视力保护器一定会得到巨大的发展，为广大的中小学生的视力保护做出根本的保障。

1.3 设计要求

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鉴于单片机芯片的智能处理功能本设计采用理论计算和实验验证的方法相结合的以单片机芯片为核心的主体电路。首先是对各单元电路进行设计，并选择合适的元器件。在选择元器件时，要注意所选芯片的性价比，对于电阻、电容等常用元件要先进行参数计算后再选择。其次是设计整个电路，并在计算机上对各单元电路进行相应功能的调试仿真！其中单片机芯片选用较为普遍的STC89C52，坐姿传感器选用超声波传感器，光线报警选用光敏电阻来实现，报警发声蜂鸣器发声硬件电路。本次毕业设计的研究内容是设计一个多功能视力保护器。它具备以下功能：

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,电路自动发出声音提示,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。真正帮助学生做到国家教委规定：学生在读写时，应在一定亮度下，眼离读物一尺，身离书桌一拳。

2 总体方案设计

系统采用STC89C52单片机作为多功能视力保护器的核心控制单元,本系统通过光敏电阻采集光线信号，通过AD采集光线信号的强弱，把光线强度等级化，通过设定报警等级来确定光照不足时报警。利用超声波测距传感器测出人脸部与桌面的距离，当小于30CM时发出报警声提醒。通过单片机内部定时器计时，当使用达到45分钟时电路自动发出声音提示,提醒使用者注意休息。系统采用的提示电路由三极管驱动蜂鸣器组成。系统总体的设计方框图如图1所示。

电源模块 6

光线强度检测模块 图1 系统总体方框图

超声波模块 STC89C52主控模块 蜂鸣器报警模块

2.1 硬件设计

2.1.1 电源稳压电路设计

由于本系统采用电池供电，我们考虑了如下几种方案为系统供电。

方案1：

采用12V蓄电池稳压后为系统供电。蓄电池具有较强的电流驱动能力以及稳定的电压输出性能。但是蓄电池的体积过于庞大，更换成本高，在报警器上使用极为不方便。因此我们放弃了此方案。 方案2：

采用3节1.5 V干电池共4.5V做电源，为单片机，传感器供电。经过实验验证系统工作时，单片机、传感器的工作电压稳定能够满足系统的要求，而且电池更换方便。

综上所述采用方案2 2.1.2 主控制器模块

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方案1：

采用可编程逻辑器件CPLD 作为控制器。CPLD可以实现各种复杂的逻辑功能、规模大、密度高、体积小、稳定性高、IO资源丰富、易于进行功能扩展。采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模控制系统的控制核心。但本系统不需要复杂的逻辑功能，对数据的处理速度的要求也不是非常高。且从使用及经济的角度考虑我们放弃了此方案。 方案2：

采用STC89C52单片机作为整个系统的核心，系统采用STC89C52单片机作为多功能视力保护器的核心控制单元，充分分析我们的系统，其关键在于实现系统的自动报警与提醒，处理超声波测得的信号，以及处理光照强度信息，而在这一点上，单片机就显现出来它的优势——控制简单、方便、快捷。这样一来，单片机就可以充分发挥其资源、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。STC89C52单片机具有功能强大的位操作指令，I/O口均可按位寻址，程序空间多达8K，对于本设计也绰绰有余，更可贵的是STC89C52单片机价格非常低廉。

因此，这种方案是一种较为理想的方案。 从方便使用的角度考虑，我们选择了方案2。 2.1.3 光照强度检测模块 光照度传感器的选择 方案1：

采用光照度传感器M124749，该光照度传感器采用先进的电路模块技术开发变送器，用于实现对环境光照度的测量，输出标准的电压及电流信号，体积小，安装方便，线性度好，传输距离长，抗干扰能力强，量程可调。但价格昂贵，性价比不高，且不易购买。 方案2：

采用光敏电阻。光敏电阻的工作原理是当有光线照射时，电阻内原本处

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