基于单片机的视力保护器电路的设计

1基于单片机的视力保护器电路的设计摘要：如今这个时代被人们称为信息时代，这些年，计算机技术以不可阻挡之势迅猛发展，在工业、农业、国防、医疗、科研等众多领域发挥着重要的作用，成为各国衡量其国际竞争力的重要标准之一。单片机有着优越的控制能力，在工业控制、医疗控制，只能仪表等领域有着广泛的应用，更以有着无比的优越性从而成了微型的计算机的一个非常重要的分支。本文主要介绍了单片机的发展概况和视力保护器的发展历程，利用单片机AT89C51设计一款性能优越的视力保护器。在AT89C51型单片机的硬件设施基础上实现测距、感光、定时、报警四大功能。其中测距模块和感光模块主要是由相应的传感器组成，实现对使用者距离和周围环境光线强度的检测和报警功能。定时模块是由单片机的运行程序构成，实现对使用者学习时间的监测和提示功能。介绍了利用Keil平台实现定时汇编语言的方法。同时也简单介绍了该技术的应用现状和发展前景。关键词：单片机；传感器；定时器；Keil2VisionprotectorcircuitdesignbasedonsinglechipmicrocomputerAbstract：Nowthiseraknownastheinformationage,theseyears,thetechnologyofthecomputertotheirresistibletrendofrapiddevelopment,andplaysanimportantroleinmanyfieldsofindustry,agriculture,nationaldefense,medical,scientificresearch,becomeoneofthemostimportantstandardstomeasuretheinternationalcompetitivenessofthecountries.Singlechipmicrocomputerasanimportantbranchofmicrocomputer,withitssuperiorcontrolfunction,intheindustrialcontrol,intelligentinstrumentsystemisshowingitssuperiority.Thispapermainlydescribesthepresentsituationofthedevelopmentofthesinglechipmicrocomputerandthedevelopmentofvisionprotector,usingsingle-chipmicrocomputerAT89C51designasuperiorperformancevisionprotector.OnthebasisoftypeAT89C51singlechipmicrocomputerhardwareimplementationranging,photographic,timing,alarm,fourbigfunctions.Therangingmoduleandphotosensitivemoduleismainlycomposedofthecorrespondingsensor,realizetheuserdistanceandambientlightintensitydetectionandalarmfunction.Timingmoduleismadeupofsinglechipmicrocomputertoruntheprogram,implementationoftheuserstudytimemonitoringandpromptfunctions.IntroducedthemethodofusingKeilplatformimplementationtimingassemblylanguage.Atthesametimealsosimplyintroducesthepresentsituationoftheapplicationofthetechnologyanddevelopmentprospects.Keywords:Singlechipmicrocomputer；transducer；timer；keilI目录1.绪论..........................................................11.1选题背景............................................11.2视力保护器的现状及其展望............................21.3主要研究内容........................................22．系统硬件设计.............................................42.18051单片机简介......................................42.2传感器辅助坐直报警电路..............................72.38051单片机的中断系统.................................82.3.1中断的概念...................................82.3.2中断系统结构以及中断控制.....................92.3.3中断响应及中断处理过程......................122.4光线报警电路.......................................132.4.1光敏电阻控制电路..........................132.4.2光线发声报警电路..........................132.5定时报警电路.......................................142.5.1单片机控制电路............................142.5.2定时器报警发声电路........................153.开发系统软件设计.......................................163.1KeilC51软件简介....................................163.2程序的模块化划分....................................163.3程序模块............................................183.3.1超声波测距模块............................183.3.2外部中断模块..............................193.3.3定时模块..................................204.结论及展望.............................................22参考文献.......................................................23附录.........................................................241第一章绪论1.1选题背景随着改革开放的发展，现如今社会对于广大社会人群要求其知识水平越来越高，特别是学生，故而现在是学生学习的高峰期，对他们的造成的学习压力也是特别繁重的。根据有关的报告显示，我国现在的盲人人数以百万计，更甚的是低度近视的以千万计。近视眼这种疾病在儿童及青少年时期极易发生，因其不注意保护自己视力，各种的坐姿和作业方式不正确。根据近年全国学生体质健康调查报告结论如下所示。更让人震惊的是，约有三十多万的人因高度近视而导致眼盲。图1-1视力调查表我国因人口基数众多也因对对视力保护不够重视，故而近视眼的人数据世界第一位，同时近视眼发病的概率也是全世界最高的。学生因需经常用眼，故而在广大的近视眼人群中占据了巨大部分，有着相当多的人数。中国广大学生的近视度数还是较为偏高的，而且人数呈现出逐年递增的趋势，且递增的比例相当大。这种趋势使得社会人群普遍的关注和担忧。他们作业阅读姿势不正确和作业阅读的时间过长是导致近视眼病的主要原因，因此设计一款人性化的视力保护器对于广大学生保护眼睛来说意义重大。小学生22.78%中学生55.22%大学生70.34%21.2视力保护器的现状及其展望就目前的状况来说，国内外均业已有许多电子科技公司自己都在生产本公司的视力保护器。就国内目前发展状况方面来说，比如说，有乌鲁木齐市旭之龙科技有限公司，该公司生产的“学生1.5视力保护器”也被称之为“坐视宝”，当使用者的坐姿不正确时，它能及时而有效的发出语音提醒。也还有深圳市华恒电子有限公司的“MS-3032坐姿矫正器”，矫正作业和阅读时的不良坐姿。然而，从总体状况来说，国内生产的视力保护器的功能不够丰富，甚至可以说是单一，但人们多视力保护器的多样化和个性化要求是日益增长的，故而相矛盾。从国外方面来说，他们也十分地重视对视力保护的研究。然而，他们更加倾向于对产生近视原因的思考和研究。他们普遍认为可以通过合理的饮食营养搭配，例如多吃鱼和新鲜蔬菜，和正确的学习习惯，能降低近视发生的概率。经市场的调研表明，真正功能丰富视力保护器在广大的销售市场上是不存在的。现有的视力保护器只能实现多功能视力保护器的三大目标（定时、感光、测距）的某一个方面，功能不全面，不突出。基于以上的因素，视力保护器存在着大量的市场需求，对于视力保护器的研究和开发才处于刚刚起步的阶段，还有着很大的发展空间。在经过广大市场需求的刺激和国家大力支持此项研究的前提下，多视力保护器的发展将是十分巨大的，同时也即将为广大学子的视力问题作出很好的预防效果。1.3主要研究内容因单片机普遍地具有智能处理的功能，能满足人们基础的设计需求。故而本次的设计以单片机芯片为核心，结合了理论指导和实验验证两方面的优点。首先是各个电路模块和所需的元器件的选择，同时也需对电路模块的元器件的电阻值，电容量进行大致范围的估算。进行了初步的范围的筛选后再进行进一步的精确的选择，最后确定使用。接着对各个单元电路进行调整组合，使之形成完整的电路模式，且在计算机上进行调试和仿真。单片机选择C51型，以光敏电阻来判定光照值是否达到国家标准来实现对光线强弱的警报，以水银滚珠型重力传感器来实现垂直电路从而达到对使用者坐姿的检验，以C51单片机的定时和汇编功能来实现对使用者使用时间的判定,以编程的方式来实现电路的自动复位。本次设计的多功能视力保护器主要能实现3以下几种功能：（1）自动检测使用者的头部与书桌的距离，当使用者的头部与书桌的距离过近即小于25cm时，报警闪光，提醒使用者调整坐姿。（2）自动检测光线强度，当光线强度小于国家标准1001X，报警闪光，提醒使用者调整光线强度。（3）自动检测学习时间，当使用者使用的时间达到了本设计初始设定的45分钟，报警发生电路报警闪光，提醒使用者需要进行适当的休息，比如向远处眺望，来保护视力。4第二章系统硬件设计本设计的硬件设计系统是以8051单片机为核心，同时由定时报警电路系统、光线报警电路系统、传感器辅助坐直报警电路系统、报警发声电路系统这四个局部的电路系统而共同组成了视力保护器的硬件设计部分。设计基本框图如下所示：图2-1系统设计基本框图2.1AT89C51简介89C51型单片机是一种八位单片机。优点较多，例如：体积小，功能较为完善，同时能面向控制，且开发应用十分方便，不论是在测控理论或者是应用方面，都是较为理想的，是一种不错的选择。中央处理器、储存器、并串行口、定时器/计数器、中断系统构成了C51的主要组成部分。数据总线、控制总线以及地址总线是C51单片机的三条总线，具有很好的完整性。5图2-289C581单片机