蓝牙传输技术的视力保护系统
【摘 要】21世纪以来，越来越多的青少年因为用眼不正确等各方面原因导致近视，一款蓝牙视力保护系统可以有效的减轻当代青少年的近视问题以及即时纠正坐姿不规范等行为，具有一定的研究价值。本文以STC89C52单片机为核心，辅以蓝牙传输技术，通过硬件电路和软件设计，完成了一款新型的蓝牙视力保护系统。本设计采用超声波传感器来监测使用者的坐姿，用光敏电阻来检测光线的强弱，通过单片机内部定时器提示学习或工作时间的长短等。当前环境检测的距离、光强度值以及使用者的学习或工作的时间会显示在LCD上，用户可以通过蓝牙将数据传输至手机APP。本项设计综合使用了C语言程序编程、传感器技术、电子技术基础、集成电路设计基础以及Protel基础及应用等专业知识。此设计简单可靠运行方便，对于现在青少年预防近视可以起到关键的作用。
目录
一、绪论 1
（一）选题背景 1
（二）选题意义 1
二、系统总体设计方案 1
（一） 主要设计功能 1
三、系统硬件设计 1
（一）电源电路设计 1
（二）主控制器模块 2
（三）超声波模块 2
1.超声波的工作方式 2
2. 超声波主要原理 3
3. 超声波的主要特点 3
（四）光线强度检测模块 4
（五）蜂鸣器报警模块 5
（六）电路显示 5
（七）蓝牙模块 6
四 系统软件设计 6
（一）软件系统 6
（二）软件系统的方框图 7
五 设计的制作与调试 9
（一）检查元器件 9
（二）元器件的组装 9
（三）电路的调试 10
六 实验及结果分析 10
（一） 预期目标 10
（二） 遇到的问题以及解决办法 11
结论 12
致谢 13
参考文献 14
附录 15
附录一：蓝牙视力保护器部分源程序 15
附录二：PCB图 16
附录三：电路原理图 17
一、绪论
（一） *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
选题背景
作为人体重要的器官之一，眼睛是人类获得图像信息的重要工具，因为有了眼睛人类才能感知世界的美好。对于这样一个重要的感知信息的器官，很多人对它并没有给与足够的保护。以目前的状况来看，越来越多的青少年患有近视这一症状。根据调查，我国8~12岁的小学生中，大约每47个儿童中就有一个患有近视，全国近视患者大约为3亿人，其中青少年约为2亿人，中国近视患者数量在世界上名列前茅。近视的起因有许多，例如青少年在学习过程中不注意时间的分配，因为学习时间过长导致眼睛疲劳严重受损。还有一部分人是由于用眼不规范，没有养成良好的坐姿习惯，在学习的过程中与书桌的距离保持过近，更有甚者直接趴在书桌上。长期如此不仅会造成眼睛近视，还会让骨架变形引起弯腰驼背等不良的体态。当前市场上有很多关于预防近视的产品，比如眼药水眼贴等，但是这些产品只能起到缓解眼睛疲劳的作用，无法从根本上预防近视。针对市场的迫切需求，我们有必要去研究一款可以从根本上预防近视保护眼睛的产品。
（二）选题意义
众所周知，近视具有非常大的危害。尽管如此，大多数人们对于近视的危害和近视的起因并不关注，这导致了越来越多的青少年患上了严重的近视，早早戴上了眼镜。有鉴于此，我们通过市场调查、数据分析确定了影响近视的因素。第一，学习时的光线强度。现在的青少年都不关注光线的强暗，然而事实上光线的强度对眼睛影响极大，不合适的光线强度非常容易导致近视，甚至于严重的眼部疾病；第二，学习时距离过近。当今，很多儿童以及学生在学习的过程中都喜欢趴在课桌上，因此并没有养成良好的坐姿习惯。对他们来说这样比较容易放松，但是这种现象危害极大。长此以往对于青少年身体发展具有很大的危害性，然而对于家长而言并没有好的方法时时刻刻监督他们的坐姿；第三，学习时间过长。由于现代社会比较注重学生的成绩，所以学生们会有非常严峻的学习任务，因此学生要长时间趴在书桌前学习。但是长时间的低着头做作业会对身体造成非常大的危害，也非常容易导致近视的发生。因此，我们研究了一款蓝牙视力保护系统。这款产品可以时刻督促青少年在学习时要挺拔身姿，当光线强度过强时、使用者与课桌的距离过近时以及在学习时间过长时都可以通过报警器来提醒使用者这些问题。在绝大多数情况下，本设计可以让学生养成良好的学习习惯以及良好的坐姿习惯，从根本上让青少年远离近视，从而促进他们的身心健康。
二、系统总体设计方案
（一） 主要设计功能
此设计主要由电源模块、51单片机、蓝牙模块HC05、超声波测距模块、数模转换器ADC0832模块、LCD1602液晶显示模块、光强度检测模块和蜂鸣器报警模块和组成。主要实现了以下功能：
使用内部定时器将时间设定为四十五分钟，当使用者使用的时间超过四十五分钟时报警器就会发出声音，提示使用者应该注重休息；
设置光照强度的报警值，由光敏电阻收集光线信号，当光强度超过预警值时报警器便会自动发出报警。
设置距离报警值，通过超声波测出人脸与桌面的距离，当人脸靠近桌面并且超过预警值时便会自动报警。
图21为系统总体框图。
图21 系统总体框图
三、系统硬件设计
（一）电源电路设计
此项设计主要用电池供电，采用三节1.5V干电池作为电源，为电路的整体运行提供最基本的保证。电源模块主要由SW1开关、C4 C5电容、2K的R5电阻和一个LED小灯泡构成，以保证电源模块的正常输出，模块如图31所示。
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图31 电源电路
（二）主控制器模块
本系统以STC89C52单片机为整个系统的核心。STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，具有8K字节的可编程Flash存储器。单片机连接复位电路和晶振电路并且由此构成最小系统电路。主控制器模块如图32所示，VCC用于接入电源,GND接地线；晶振引脚XTHL1是片内振荡电路的输入端，XTHL2是片内振荡电路的输出端；RST是复位输入。
目录
一、绪论 1
（一）选题背景 1
（二）选题意义 1
二、系统总体设计方案 1
（一） 主要设计功能 1
三、系统硬件设计 1
（一）电源电路设计 1
（二）主控制器模块 2
（三）超声波模块 2
1.超声波的工作方式 2
2. 超声波主要原理 3
3. 超声波的主要特点 3
（四）光线强度检测模块 4
（五）蜂鸣器报警模块 5
（六）电路显示 5
（七）蓝牙模块 6
四 系统软件设计 6
（一）软件系统 6
（二）软件系统的方框图 7
五 设计的制作与调试 9
（一）检查元器件 9
（二）元器件的组装 9
（三）电路的调试 10
六 实验及结果分析 10
（一） 预期目标 10
（二） 遇到的问题以及解决办法 11
结论 12
致谢 13
参考文献 14
附录 15
附录一：蓝牙视力保护器部分源程序 15
附录二：PCB图 16
附录三：电路原理图 17
一、绪论
（一） *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
选题背景
作为人体重要的器官之一，眼睛是人类获得图像信息的重要工具，因为有了眼睛人类才能感知世界的美好。对于这样一个重要的感知信息的器官，很多人对它并没有给与足够的保护。以目前的状况来看，越来越多的青少年患有近视这一症状。根据调查，我国8~12岁的小学生中，大约每47个儿童中就有一个患有近视，全国近视患者大约为3亿人，其中青少年约为2亿人，中国近视患者数量在世界上名列前茅。近视的起因有许多，例如青少年在学习过程中不注意时间的分配，因为学习时间过长导致眼睛疲劳严重受损。还有一部分人是由于用眼不规范，没有养成良好的坐姿习惯，在学习的过程中与书桌的距离保持过近，更有甚者直接趴在书桌上。长期如此不仅会造成眼睛近视，还会让骨架变形引起弯腰驼背等不良的体态。当前市场上有很多关于预防近视的产品，比如眼药水眼贴等，但是这些产品只能起到缓解眼睛疲劳的作用，无法从根本上预防近视。针对市场的迫切需求，我们有必要去研究一款可以从根本上预防近视保护眼睛的产品。
（二）选题意义
众所周知，近视具有非常大的危害。尽管如此，大多数人们对于近视的危害和近视的起因并不关注，这导致了越来越多的青少年患上了严重的近视，早早戴上了眼镜。有鉴于此，我们通过市场调查、数据分析确定了影响近视的因素。第一，学习时的光线强度。现在的青少年都不关注光线的强暗，然而事实上光线的强度对眼睛影响极大，不合适的光线强度非常容易导致近视，甚至于严重的眼部疾病；第二，学习时距离过近。当今，很多儿童以及学生在学习的过程中都喜欢趴在课桌上，因此并没有养成良好的坐姿习惯。对他们来说这样比较容易放松，但是这种现象危害极大。长此以往对于青少年身体发展具有很大的危害性，然而对于家长而言并没有好的方法时时刻刻监督他们的坐姿；第三，学习时间过长。由于现代社会比较注重学生的成绩，所以学生们会有非常严峻的学习任务，因此学生要长时间趴在书桌前学习。但是长时间的低着头做作业会对身体造成非常大的危害，也非常容易导致近视的发生。因此，我们研究了一款蓝牙视力保护系统。这款产品可以时刻督促青少年在学习时要挺拔身姿，当光线强度过强时、使用者与课桌的距离过近时以及在学习时间过长时都可以通过报警器来提醒使用者这些问题。在绝大多数情况下，本设计可以让学生养成良好的学习习惯以及良好的坐姿习惯，从根本上让青少年远离近视，从而促进他们的身心健康。
二、系统总体设计方案
（一） 主要设计功能
此设计主要由电源模块、51单片机、蓝牙模块HC05、超声波测距模块、数模转换器ADC0832模块、LCD1602液晶显示模块、光强度检测模块和蜂鸣器报警模块和组成。主要实现了以下功能：
使用内部定时器将时间设定为四十五分钟，当使用者使用的时间超过四十五分钟时报警器就会发出声音，提示使用者应该注重休息；
设置光照强度的报警值，由光敏电阻收集光线信号，当光强度超过预警值时报警器便会自动发出报警。
设置距离报警值，通过超声波测出人脸与桌面的距离，当人脸靠近桌面并且超过预警值时便会自动报警。
图21为系统总体框图。
图21 系统总体框图
三、系统硬件设计
（一）电源电路设计
此项设计主要用电池供电，采用三节1.5V干电池作为电源，为电路的整体运行提供最基本的保证。电源模块主要由SW1开关、C4 C5电容、2K的R5电阻和一个LED小灯泡构成，以保证电源模块的正常输出，模块如图31所示。
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图31 电源电路
（二）主控制器模块
本系统以STC89C52单片机为整个系统的核心。STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，具有8K字节的可编程Flash存储器。单片机连接复位电路和晶振电路并且由此构成最小系统电路。主控制器模块如图32所示，VCC用于接入电源,GND接地线；晶振引脚XTHL1是片内振荡电路的输入端，XTHL2是片内振荡电路的输出端；RST是复位输入。
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