电脑支架自动控制系统研究
摘 要随着社会的不断发展，科学技术的不断进步，互联网络技术的普及，21世纪已经成为了一个现代化网络信息时代。电脑作为网络信息化时代的重要产品，越来越受到人们的青睐，在人们的日常生活、工作、学习当中占据着重要的地位，为人们带来便利的同时也会带来一些疾病隐患，如肩周炎、颈椎病、近视等人体疾病，特别是每天长时间使用电脑来办公和学习的人群，由于长时间的持续处于电脑桌前工作，加上电脑支架设计的不合理以及坐姿的不正确，很容易就会给人带来这些疾病，且随着时间的推移病情还会不断的加深，因此研究一款高性能的电脑支架自动控制系统将，具有非常深远的研究意义。本论文基于单片机的电脑支架自动控制系统的研究，将利用集成电路和微控电路设计而成，用来模拟实现对电脑支架的自动控制。将选用51系列单片机STC12C5A60S2为本设计的主控制器；选用传感器对本设计的坐姿距离进行监控；选用电机来控制电脑支架的旋转和升降功能；利用语音播报芯片与喇叭来进行提醒功能；选用液晶显示器来显示距离参数；最后结合软件模块设计，利用驱动代码对硬件进行驱动，经软硬件实物调试后，完成基于51单片机的电脑支架自动控制[1]。
目 录
1绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2课题研究目的及意义 2
1.3国内外发展现状 2
1.4本设计的主体结构 3
2系统方案总体设计 4
2.1本设计任务要求 4
2.2设计方案选择 4
2.2.1单片机选型 4
2.2.2测距方案选型 5
2.2.3 显示器选型 5
2.2.4语音播报选型 6
2.2.5电机驱动选型 6
2.3总设计方案 7
3硬件电路设计 8
3.1单片机技术及电路设计 8
3.1.1单片机STC12C5A60S2 8
3.1.2单片机技术 9
3.2单片机晶振电路设计 9
3.3电源电路 10
3.4复位电路设计 11
3.5显示电路 12
3.5.1 LCD1602液晶显示电路设计 12
3.5.2液晶显示技术 14 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
3.6测距电路 14
3.6.1超声波传感器电路设计 14
3.6.2超声波HCSR04原理 15
3.7语言播报电路 15
3.7.1 MP3TF16P音频解码芯片 15
3.7.2音频读取 17
3.7.3提示音语音合成 17
3.8 电机驱动电路 18
3.8.1步进电机驱动和步进电机电路图 18
3.8.2步进电机原理 19
3.9按键电路 19
4 系统软件设计 21
4.1开发环境 21
4.2主程序设计方案 21
4.3 超声波测距软件实现方案 22
4.4 液晶屏LCD1602的软件实现方案 24
5 系统调试 26
5.1硬件焊接 26
5.2 软硬件联合调试 26
6总结 28
参考文献 29
致 谢 31
附 录 33
1绪论
1.1课题研究背景
在这个网络发达与信息技术快速发展的二十一世纪，电脑作为人们主要的信息交流和信息获取工具，在各行各业都起着至关重要的作用，与人类紧密的连接在一起，目前在人们的日常生活、工作、学习当中有着不可取代的地位，且人类对电脑产生了越来越严重的依赖性，当然为人类带来各种便利与管理的同时也会带来一些疾病隐患，如肩周炎、颈椎病、近视等人体疾病，也就是人们常说的电脑职业病，造成这类型疾病的主要来源群体，就是长时间使用电脑来进行办公与学习等相关职业[1]。
据研究这类型的电脑职业病，在一些比较发达的国家最为严重，由于信息化水平发展的较为快速，因此使用电脑来进行工作与学习等相关的人群，差不多有百分之八十五以上的人，有着不同程度的电脑职业病，为这些人带来了痛苦。随着我国科技的不断创新与信息化技术的完善，特别是近十年来IT行业的迅猛发展，使得从事信息技术行业的人数急速增加，从而促使了电脑职业病的发病率逐渐上升。用电脑办公的人群主要以肩周炎、颈椎病、腰间盘突出等疾病最为突出，而通过电脑来学习的群体则主要以视力变差造成近视等疾病最为严重[2]。到目前，对于这类职业病的发生，还是没能得到有效的预防和改善，市面上的大部分的电脑桌椅支架还是有着许多的缺陷，容易为使用者带来各种疾病隐患。
对于电脑职业病的造成的主要相关因素有两种。其一，电脑桌椅的本身问题，在电脑桌椅的使用过程中，不难发现大部分使用者的桌椅都是不匹配的，不能达到使用的最佳合理高度，不是桌面高座椅低，就是桌面低座椅高。对于一些公司的办公电脑桌椅而言，都是统一订购的统一标准，由于人体自身高度等问题，使得电脑桌椅的不合理等问题屡见不鲜。如果要购买相对应的电脑桌椅，又会为购买带来极大的麻烦，以及增加购买的成本费用等问题。其二，人体坐姿问题，在电脑使用过程中，由于受到键盘等外围设备的限制，人们在有限的空间来进行工作、学习以及娱乐，且基本上是单一的重复活动轨迹。有时电脑桌椅都合适的情况下会出现电脑屏幕过高或者过低，以及手在使用过程中的支撑点等诸多问题。不良的坐姿为人们到来了各种如脊柱神经伤害、手腕神经压迫、肌肉损伤、视力变差、腕部疾病等。因此本课题将提出一种基于单片机的电脑支架控制系统，并进行论证与设计，满足当今人们在电脑使用过程中的性能需求[3]。
1.2课题研究目的及意义
职业病所带来的危害等问题日益突出，已经引起来社会广大人士的关注，伴随科技与信息化的高速发展，电脑的与人类的日常生活、工作以及学习紧密的融合了在一起。无论是办公电脑、家用电脑还是笔记本的应用已经越来越广，而且电脑产品的使用数量也在与日俱增，但对于传统的电脑而言都是摆放在一个固定不可调节的桌面上，面对不同身高的使用者，无法实现每个使用者的舒适合理高度，满足不了现代化的电脑支架使用性能需求[4]。为了打造一个舒适、理想、健康的电脑配套使用工具，本课题将设计一款可自动控制的电脑支架，不但能满足使用者对坐姿高度的合理调节，而且还能保护眼睛预防近视，实现更加人性化的电脑使用。且该电脑支架具有较强的实用价值和市场前景[5]。
目 录
1绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2课题研究目的及意义 2
1.3国内外发展现状 2
1.4本设计的主体结构 3
2系统方案总体设计 4
2.1本设计任务要求 4
2.2设计方案选择 4
2.2.1单片机选型 4
2.2.2测距方案选型 5
2.2.3 显示器选型 5
2.2.4语音播报选型 6
2.2.5电机驱动选型 6
2.3总设计方案 7
3硬件电路设计 8
3.1单片机技术及电路设计 8
3.1.1单片机STC12C5A60S2 8
3.1.2单片机技术 9
3.2单片机晶振电路设计 9
3.3电源电路 10
3.4复位电路设计 11
3.5显示电路 12
3.5.1 LCD1602液晶显示电路设计 12
3.5.2液晶显示技术 14 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
3.6测距电路 14
3.6.1超声波传感器电路设计 14
3.6.2超声波HCSR04原理 15
3.7语言播报电路 15
3.7.1 MP3TF16P音频解码芯片 15
3.7.2音频读取 17
3.7.3提示音语音合成 17
3.8 电机驱动电路 18
3.8.1步进电机驱动和步进电机电路图 18
3.8.2步进电机原理 19
3.9按键电路 19
4 系统软件设计 21
4.1开发环境 21
4.2主程序设计方案 21
4.3 超声波测距软件实现方案 22
4.4 液晶屏LCD1602的软件实现方案 24
5 系统调试 26
5.1硬件焊接 26
5.2 软硬件联合调试 26
6总结 28
参考文献 29
致 谢 31
附 录 33
1绪论
1.1课题研究背景
在这个网络发达与信息技术快速发展的二十一世纪，电脑作为人们主要的信息交流和信息获取工具，在各行各业都起着至关重要的作用，与人类紧密的连接在一起，目前在人们的日常生活、工作、学习当中有着不可取代的地位，且人类对电脑产生了越来越严重的依赖性，当然为人类带来各种便利与管理的同时也会带来一些疾病隐患，如肩周炎、颈椎病、近视等人体疾病，也就是人们常说的电脑职业病，造成这类型疾病的主要来源群体，就是长时间使用电脑来进行办公与学习等相关职业[1]。
据研究这类型的电脑职业病，在一些比较发达的国家最为严重，由于信息化水平发展的较为快速，因此使用电脑来进行工作与学习等相关的人群，差不多有百分之八十五以上的人，有着不同程度的电脑职业病，为这些人带来了痛苦。随着我国科技的不断创新与信息化技术的完善，特别是近十年来IT行业的迅猛发展，使得从事信息技术行业的人数急速增加，从而促使了电脑职业病的发病率逐渐上升。用电脑办公的人群主要以肩周炎、颈椎病、腰间盘突出等疾病最为突出，而通过电脑来学习的群体则主要以视力变差造成近视等疾病最为严重[2]。到目前，对于这类职业病的发生，还是没能得到有效的预防和改善，市面上的大部分的电脑桌椅支架还是有着许多的缺陷，容易为使用者带来各种疾病隐患。
对于电脑职业病的造成的主要相关因素有两种。其一，电脑桌椅的本身问题，在电脑桌椅的使用过程中，不难发现大部分使用者的桌椅都是不匹配的，不能达到使用的最佳合理高度，不是桌面高座椅低，就是桌面低座椅高。对于一些公司的办公电脑桌椅而言，都是统一订购的统一标准，由于人体自身高度等问题，使得电脑桌椅的不合理等问题屡见不鲜。如果要购买相对应的电脑桌椅，又会为购买带来极大的麻烦，以及增加购买的成本费用等问题。其二，人体坐姿问题，在电脑使用过程中，由于受到键盘等外围设备的限制，人们在有限的空间来进行工作、学习以及娱乐，且基本上是单一的重复活动轨迹。有时电脑桌椅都合适的情况下会出现电脑屏幕过高或者过低，以及手在使用过程中的支撑点等诸多问题。不良的坐姿为人们到来了各种如脊柱神经伤害、手腕神经压迫、肌肉损伤、视力变差、腕部疾病等。因此本课题将提出一种基于单片机的电脑支架控制系统，并进行论证与设计，满足当今人们在电脑使用过程中的性能需求[3]。
1.2课题研究目的及意义
职业病所带来的危害等问题日益突出，已经引起来社会广大人士的关注，伴随科技与信息化的高速发展，电脑的与人类的日常生活、工作以及学习紧密的融合了在一起。无论是办公电脑、家用电脑还是笔记本的应用已经越来越广，而且电脑产品的使用数量也在与日俱增，但对于传统的电脑而言都是摆放在一个固定不可调节的桌面上，面对不同身高的使用者，无法实现每个使用者的舒适合理高度，满足不了现代化的电脑支架使用性能需求[4]。为了打造一个舒适、理想、健康的电脑配套使用工具，本课题将设计一款可自动控制的电脑支架，不但能满足使用者对坐姿高度的合理调节，而且还能保护眼睛预防近视，实现更加人性化的电脑使用。且该电脑支架具有较强的实用价值和市场前景[5]。
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