基于51单片机的坐姿提醒仪

研究与探讨2015年第9期188信息技术与信息化*南阳市一高河南南阳473004**南阳理工学院电子与电气工程学院河南南阳473004[基金项目]　河南省科技攻关计划项目（项目编号：2011GG018）。基于51单片机的坐姿提醒仪PostureRemindInstrumentBasedon51SingleChipMicrocomputer李臻贞*　王璐子**LIZhen-zhen　WANGLu-zi摘　要　　　　本项目是基于51单片机和超声波模块而制作的坐姿报警系统。利用STC公司的89C51单片机做主控制系统，利用US-100超声波测距传感器做距离检测，用4位数码管做距离实时显示，完成了学生坐姿提醒功能。关键词　　　　超声波检测技术　数码管显示技术　蜂鸣器报警　Thisprojectisbasedon51singlechipmicrocomputerandultrasonicmoduleandthepostureofalarmsystem.Using89c51familyonSTCcompanycontrolsystem,useaUS-100ultrasonicrangingsensorsfordistancedetection,theuseoffourdigitaltubeindistancereal-timedisplay,completedthestudentssittingpositionremindfunction.　　UltrasonicTestingTechnology　DigitalTubeDisplay　BuzzerAlarmdoi：10.3969/j.issn.1672-9528.2015.09.064随着科学技术的进步，和社会的发展，越来越多的学生在上课和学习过程中由于不正确的坐姿和缺乏锻炼，导致了近视，驼背等一些列健康问题[1]。给广大青少年的健康发展造成了极大的不利，现在，家长在重视学生学习的同时，也越来越重视学生的身体健康[2]。1　系统总体设计根据人体坐姿不同，所有情况基本上都包含，后背弯曲程度不同，远离椅子靠背程度也相应不同，可根据后背远离椅子距离检测坐姿，可大致算出人体坐姿，此检测方法存在一定误差，但对于大部分情况来说，完全可满足人体基本坐姿检测要求[3]。超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差t，然后求出距离，s=Ct/2，式中的C为超声波波速，图1为设计系统整体结构框图。由于超声波也是一种声波，其声速C与温度有关。在使用时，如果温度变化不大，则可以认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则需通过温度补偿的方法加以校正，但对于本体系统而言，可以认为其不变。声速确定后，只要测得超声波往返的时间，即可求得距离，这就是超声波测距原理[4]。图1　系统整体结构框图2　坐姿提醒仪功能说明随着社会现代化，工业化的发展，人们对电子产品的要求也越来越高，因此坐姿提醒仪功能设计如下。测量功能：利用超声波测量人后背与座椅距离，并计算出人体目前坐姿。利用CPU测量用户持续学习时间。修改功能：通过功能按键，可修改坐姿阈值和持续学习时间阈值参数。提醒功能：用户可直接通过数码管查看坐姿值和持续学习时间，当坐姿不正确或持续学习时间超过设定阈值，系统便会声光报警提醒。3　系统硬件设计3.1　CPU处理器89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器，研究与探讨2015年第9期189信息技术与信息化它的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的89C51是一种高效微控制器，89C2051是它的一种精简版本。89系列单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。3.2　超声波传感器作品使用超声波传感器来测量学生后背与椅靠的距离。使用的是US-100超声波传感器模块。US-100超声波测距模块可实现2～450cm的非接触测距功能，拥有2.4～5.5V的宽电压输入范围，静态功耗低于2mA，自带温度传感器对测距结果进行校正，同时具有GPIO，串口等多种通信方式，内带看门狗，工作稳定可靠。3.3　数码管显示这里为了节省成本，采用4位数码管做距离显示，同时显示报警设置环节。我们运用的是共阳数码管。位控制端是P2^4到P2^7.段控制为P0口。3.4　按键修改模块按键接口采用P2^0到P2^3.采用低电平检测。为了方便使用者根据实际情况修改安全距离，采用4个按键做修改平台。简单，方便。3.5　蜂鸣器报警部分蜂鸣器接口采用P1^0.由于蜂鸣器的廉价和其优秀的音质，再加上它的外围电路简单，于是我们采用这款最简单的报警控制电路。4　应用程序的设计根据题目要求，软件系统基本设计思路是：利用US-100超声波传感器将距离信息监测回来，然后送给51单片机系统。单片机系统接受到信息后，将距离信息处理，然后显示在数码管上。首先，系统上电后，初始化定时器0和1.定时器0用于超声波数据传输，定时器1用于定时刷新数码管，设置刷新时间为1s。初始化定时器后，进入大循环，开始扫描按键和处理报警及数码管显示。当检测到有按键按下时，开始判别按键，如果是设置按键，则此时关掉定时器0，也就是说停止采集。同时数码管显示为报警的安全距离。接着如果接下来按键是加减按键，则根据按下的次数，增减安全距离。当安全距离大于30时，回到0.当安全距离小于0时，回到30.接下来再检测是否按下确定键。当确定键按下时，系统存储安全距离，同时定时器0开始工作。数码管显示内容为实际距离,如图2所示为系统软件流程图。图2　系统软件流程图5　统调试及结果分析5.1　系统调试为检验各模块是否按要求进行正常工作，借助万用表、示波器来进行检测，通过测试结果完成对各个模块完成功能的评估，对整体联调是一种很好的促进手段，如图3所示为系统外观实物图。当硬件电路正常工作后，我们使用串口调试助手、J-Link进行在线调试。串口调试工具是通过串行通信接口与主控芯片的进行信息交互，其输出波特率与数据帧的格式都可以进行设置，具有使用灵活、操作简便的特点。J-Link是调试ARM嵌入式系统的常用工具[5]。在每一部分程序调试通过后，对所有子程序进行整合编写出完的主程序。在开发环境中完成程序编译之后，通过J-Link工具把程序代码下载到STM32处理器中，然后通过程序的调试功能来进行程序的调试。使用J-Link工具的优点是：入门简单、可以全面的观察程序中的参数和微处理器中各个寄存器的值和状态，特别适合软硬件联调阶段。5.2　结果分析通过多次的软硬件联调，以及对系统数据的观测证明系统基本满足设计要求，能够实现实时报警和距离显示。并且能够正确及时的提醒学生正确坐姿。综上所述，课题设计的测试结果证明了系统设计的合理性和可靠性。图3　系统总体外观图研究与探讨2015年第9期190信息技术与信息化*武汉理工大学华夏学院　湖北　武汉　430223[项目基金]　2015年度武汉理工大学华夏学院科研基金项目（项目编号：15007）。基于Android的移动终端设备多体感应用研究马艳梅*　章科峰MAYan-mei　ZHANGKe-feng摘　要　　　　随着经济的迅猛发展，Android系统的应用非常广泛，尤其是在电子信息、通信系统等移动设备方面。目前，大多数智能手机，如华为、三星等，大多采用Android操作系统。文章简要对服务器和Android手机的通信以及Android系统传感器技术进行分析，以对Android系统在移动终端设备的多体感应用进行论述研究。关键词　　　　Android系统　移动设备　多体感　应用研究doi：10.3969/j.issn.1672-9528.2015.09.065伴随移动设备的普及和迅猛发展，人们对移动设备的要求也越来越高，不仅仅局限于接打电话、短信发送、QQ交友等传统功能，对于新鲜的娱乐以及商务功能也有着更高的要求，而目前Android这种时下最流行的系统平台通过对智能手机的支持应用，已将更多的特性展现出来。1　服务器和Android手机的通信目前，服务器与Android手机之间目前存在的诸多问题中，通信问题尤为突出，主要是否能够稳定高效的进行数据传输、是否能掌握有效辨别用户操作模式的方法以及量化的方法。1.1　数据传输与用户操作目前，数据传输主要是利用socket渠道兼同用户数据报协议（UDP）以连接客户端与服务器，在此基础上，数据传输速度较快并且无延迟，保证了数据在传输过程不丢失。为了进一步保证移动通信传输协议，这要求模拟识别更加的人性化。因此，需要将多点触摸和传感器两者功能完美融合，实现物理和信息的相互结合。使用户获得更好的体验是我们所追求的，这就要求更好地在移动设备上准确识别用户随心所欲的操作，这也使Android系统包含了多种传感器，以达到当前发展需要。1.2　动作数据量化对屏幕的操作包括单击、双击、长按、画等，都需要量化为数字信号，以进行后续的处理和操作，这就需要提前将系统与各项操作相对应并进行收发信息，并不断的提高数据传输技术。2　基于Android平台传感器概述被测量信号输入的第一道关口就是传感器，包括了载体参考文献：[1]单武强,刘耀梅,石一宁,等.不同年龄的高度近视眼压变化对眼轴和眼底改变的影响探讨[J].临床眼科杂志,2012(20):498-491.[2]张艳明,张卫红.高度近视黄斑区视网膜厚度变化规律的分析[J].国际眼科杂志,2013,13(5):950-952.[3]肖雅殷,彭纪龙,张志伟,等.莆田地区607名小学生近视及影响因素调查高[J].辽宁医学院学报,2012,33(2):158-160.[4]陶洁,肖桂凤,迟权德.基于AT89C52单片机的超声波测距仪的设计[J].电子设计工程,2012,20(2):135-137.[5]徐军，孙振伟，王华东.基于ARM处理器的两路超声波测距仪设计[J].声电与声光，2012（34）6:958-963[作者简介]　李臻贞（1998-），女，河南省南阳市一高，研究方向：物理信号处理分析；王璐子（1989-），女，研究生，河南省南阳理工学院电子学院讲师，研究方向：控制工程与系统。[获奖]　河南省科学技术协会，河南省科技厅、河南省教育厅，“荣获第十八届河南省青少年科技创新青少年创新成果壹等奖”，2014年5月。（收稿日期：2015-09-05）