单片机的视力保护器的设计与实现
摘要 4一、前言 6（一）研究背景 6（二）研究现状 6（三）研究任务 7二、整体方案设计 8（一）方案论证 81. 控制模块 82. 坐姿检测模块 93. 光照强度检测模块 94. 报警模块 92.显示模块 106. 电源模块 10（二）最终方案 10三、硬件系统的设计 11（一）单片机最小系统的设计 11（二）坐姿检测模块 12（三）光照强度检测模块 13（四）报警模块 13（五）显示模块 14（六）按键模块 15（七）电源模块 15四、软件系统的设计 6（一）超声波测距子程序 16（二）测光子程序 17（三）计时子程序 18（四）使用Keil c51编写程序 18五、系统调试 20（一）调试步骤 20（二）调试的注意事项 20（三）软件调试 20（四）制作问题 20六、参考文献 22七、结束语 23附录一原理图 25附录二 PCB图 26附录三 C语言程序 27附录四实物图 44附录五元器件清单 45我设计的视力保护器是基于52单片机的，控制核心为52单片机的最小系统，当前距离使用的是超声波测距模块测出来的，光强度检测电路检测当前环境光照强弱、经过数模转换器ADC0832模块转换为数字信号传输给单片机，通过LCD1602液晶显示模块显示当前的检测距离、光照强弱以及学习时间。整个系统的硬件模块使用蜂鸣器光报警、按键及电源模块。设置好报警距离以后，当使用者的面部到桌面的距离小于设置值的时候进行报警。当光照强度过低的时候发出报警。系统通过设置单片机的计时器对超过45分钟的学习时间进行报警。本设计通过距离、光照强度以及学习时间三个方面着手保护学生的视力，在现实生活中具非常广泛的用途，因此它的设计具有一定的价值意义。
目录
ABSTRACT
My design is based on the design of the singlechip computer vision protector, take 52 single chip microcomputer system and the smallest system as control core of the system, and detect the distance by ultrasonic ranging module, light intensity detect
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ing circuit in the current environment light intensity is converted to a digital signal, through d/a converter ADC0832 module transmitted to MCU, and through LCD1602 LCD module display the current detection distance, illumination intensity and learning time. Key modules, buzzer sound and light alarm module and power module composition of the whole system hardware modules.Set up alarm distance, when the users face when the distance to the desktop is less than the set value for the police. When low light intensity issued a report to the police. System using single chip microcomputer timer Settings for 45 minutes of learning time, after more than time to report to the police. This design through the distance, light intensity and learning time three aspects to protect students eyesight, in real life has a very wide range of USES, so it has a certain value.
【keywords 】：Ultrasonic ranging light intensity detection eyesight protection microcontroller
一、前言
（一）研究背景
社会日益发展，家长对于学生的学习不断的施加压力。在孩子成绩提高的同时也伴随着视力问题的出现。越来越多的孩子为此戴上了眼镜，加上现在电子产品的盛行，更加是的青少年的近视问题越来越严重化。而一旦近视就是花再多的钱也不会恢复到原有的视力水平。
在开始做本设计的时候对于本班级的近视率进行了一些调研，有接近百分之六十的学生带上近视眼镜。而大多数是因为长期的不正确的学习姿势造成的。人们认为读书姿势很大影响了学生的视力。不少学生在昏暗的灯光条件下进行读书、在床上读书更有甚者是趴在桌上写字等严重不合格的写字的姿势。这就是造成近视率高居不下的原因。
正确的读书的姿势应该是胸口离桌子30cm，眼睛要离书本一尺，并且要在光线良好的地方读书写字。不少孩子养成不良姿势的坏习惯以后，很难纠正过来。经常是屡教不改的状态，造成近视的情况越来越严重。目前国内又缺乏专业的近视机构对于青少年近视的情况进行治疗。
根据以上的观点来看：为了避免长期的不正确的读书写字的姿势而造成的近视等问题，一款视力保护的器的设计就迫在眉睫，纠正学生的不良姿势，保护他们的视力。
（二）研究现状
现在国内市场上也出现了很多视力保护的产品，比如与文具盒一体的视力保护器通过一定的距离的卡尺来纠正学生的不良坐姿。但是复杂累赘的文具盒式的保护器并不受学生的欢迎，其对于当前环境的光照强弱并不能做出正确的预警。功能比较单一和现代生活对于智能化的要求相差甚远。所以并不能满足人们的使用要求。而国外的不少医学家也是致力于青少年视力保护的研究，他们着重的从青少年的日常饮食下手进行对视力的保护。国外专家一致认为通过合理的饮食以及正确的坐姿会对孩子的视力问题有着很大的改善。
我的设计通过超声波以及光照检测电路来纠正错误的坐姿，达到保护视力的设计要求。
综上所述，目前国内外市场需要大量的智能化的视力保护器来保护青少年的视力，由于目前市场视力保护器的单一等缺点，所以智能化的视力保护器存在着很大的市场。
（三）研究任务
根据原理图结合价格、功能等元器件条件进行各个模块的硬件选择。其次是对于软件部分的设计，最后对比设计要求进行实物的调试。
本设计应该具备以下功能：
1.如果学生脸和桌面的低于30CM距离时,蜂鸣器在报警桶时发光二极管也会点亮；
2.检测当前环境光线照度不足时,能够进行报警；
3.当学习时间有45分钟时,电路会发出提醒人们要注意休息；
4.电路的距离以及光照强度的报警值可以调节；
5. 电路性价比高，适合大范围的推广；
二、整体方案设计
本设计以单片机为核心，利用超声波传感器以及光照强度检测电路组成的测试模块，检测当前使用者到书桌的距离以及当前环境的光照强弱，使用数模转换器ADC0832在超过使用45分钟时报警，通过LCD1602液晶显示模块显示当前的检测距离、光照强弱以及学习时间。按键模块，蜂鸣器声光报警模块和电源模块组成整个系统的硬件模块。系统整体框图如图21
图21系统整体框图
（一）方案论证
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ABSTRACT
My design is based on the design of the singlechip computer vision protector, take 52 single chip microcomputer system and the smallest system as control core of the system, and detect the distance by ultrasonic ranging module, light intensity detect
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ing circuit in the current environment light intensity is converted to a digital signal, through d/a converter ADC0832 module transmitted to MCU, and through LCD1602 LCD module display the current detection distance, illumination intensity and learning time. Key modules, buzzer sound and light alarm module and power module composition of the whole system hardware modules.Set up alarm distance, when the users face when the distance to the desktop is less than the set value for the police. When low light intensity issued a report to the police. System using single chip microcomputer timer Settings for 45 minutes of learning time, after more than time to report to the police. This design through the distance, light intensity and learning time three aspects to protect students eyesight, in real life has a very wide range of USES, so it has a certain value.
【keywords 】：Ultrasonic ranging light intensity detection eyesight protection microcontroller
一、前言
（一）研究背景
社会日益发展，家长对于学生的学习不断的施加压力。在孩子成绩提高的同时也伴随着视力问题的出现。越来越多的孩子为此戴上了眼镜，加上现在电子产品的盛行，更加是的青少年的近视问题越来越严重化。而一旦近视就是花再多的钱也不会恢复到原有的视力水平。
在开始做本设计的时候对于本班级的近视率进行了一些调研，有接近百分之六十的学生带上近视眼镜。而大多数是因为长期的不正确的学习姿势造成的。人们认为读书姿势很大影响了学生的视力。不少学生在昏暗的灯光条件下进行读书、在床上读书更有甚者是趴在桌上写字等严重不合格的写字的姿势。这就是造成近视率高居不下的原因。
正确的读书的姿势应该是胸口离桌子30cm，眼睛要离书本一尺，并且要在光线良好的地方读书写字。不少孩子养成不良姿势的坏习惯以后，很难纠正过来。经常是屡教不改的状态，造成近视的情况越来越严重。目前国内又缺乏专业的近视机构对于青少年近视的情况进行治疗。
根据以上的观点来看：为了避免长期的不正确的读书写字的姿势而造成的近视等问题，一款视力保护的器的设计就迫在眉睫，纠正学生的不良姿势，保护他们的视力。
（二）研究现状
现在国内市场上也出现了很多视力保护的产品，比如与文具盒一体的视力保护器通过一定的距离的卡尺来纠正学生的不良坐姿。但是复杂累赘的文具盒式的保护器并不受学生的欢迎，其对于当前环境的光照强弱并不能做出正确的预警。功能比较单一和现代生活对于智能化的要求相差甚远。所以并不能满足人们的使用要求。而国外的不少医学家也是致力于青少年视力保护的研究，他们着重的从青少年的日常饮食下手进行对视力的保护。国外专家一致认为通过合理的饮食以及正确的坐姿会对孩子的视力问题有着很大的改善。
我的设计通过超声波以及光照检测电路来纠正错误的坐姿，达到保护视力的设计要求。
综上所述，目前国内外市场需要大量的智能化的视力保护器来保护青少年的视力，由于目前市场视力保护器的单一等缺点，所以智能化的视力保护器存在着很大的市场。
（三）研究任务
根据原理图结合价格、功能等元器件条件进行各个模块的硬件选择。其次是对于软件部分的设计，最后对比设计要求进行实物的调试。
本设计应该具备以下功能：
1.如果学生脸和桌面的低于30CM距离时,蜂鸣器在报警桶时发光二极管也会点亮；
2.检测当前环境光线照度不足时,能够进行报警；
3.当学习时间有45分钟时,电路会发出提醒人们要注意休息；
4.电路的距离以及光照强度的报警值可以调节；
5. 电路性价比高，适合大范围的推广；
二、整体方案设计
本设计以单片机为核心，利用超声波传感器以及光照强度检测电路组成的测试模块，检测当前使用者到书桌的距离以及当前环境的光照强弱，使用数模转换器ADC0832在超过使用45分钟时报警，通过LCD1602液晶显示模块显示当前的检测距离、光照强弱以及学习时间。按键模块，蜂鸣器声光报警模块和电源模块组成整个系统的硬件模块。系统整体框图如图21
图21系统整体框图
（一）方案论证
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