智能视力保护仪控制系统设计
白领长期工作，会造成造成视觉疲劳，学生由于不注意自己的学习和写字坐姿，容易造成眼睛近视。为此，为了能有效的保护好个人的视力，防止近视，本次设计了智能视力仪保护仪装置，该视力保护器以单片机AT89C51作为主控制器，由超声波传感器，光线检测器，LCD1602液晶器，灯光电路，声光报警器等组成。当人在工作时，视力保护器上的超声波传感器会检测人体的坐姿是否规范，检测人体坐姿距离，当坐姿不规范，系统会报警提醒，需要改正坐姿，保护视力。同时通过光线检测器来采集人员环境中的光线，当光线弱了，此时，系统的智能灯会开启，增强环境光线的强度，保护人眼视力，同时采集的坐姿规范性，以及光线信号的强弱会通过液晶显示器显示出来。通过这种智能的控制系统，来保护使用者的眼睛，对未来青少年的视力保护有深远的影响。
目 录
一、 引言 1
二、单片机视力保护器设计方案 2
(一)设计方案 2
(二)设计内容? 2
(三)单片机芯片 2
(四)LCD显示器模块 3
(五)超声波传感器模块 4
三、硬件电路设计 5
(一)视力保护仪总电路设计框图 5
(二)AT89C51单片机最小系统电路 6
(三)LCD1602液晶显示电路 7
(四)光线检测电路 8
(五)超声波距离检测电路 9
(六)照明电路 9
(七)报警电路 10
四、软件设计 11
(一)系统主程序流程图 11
(二)液晶显示流程图 12
(三)超声波距离检测流程 13
五、 系统调试 14
(一)实物制作 14
(二)实物调试 15
六、总结 18
参考文献 19
致 谢 20
附录1总设计原理图 21
附录2实物图 22
附录3源程序 23
引言
近年来，社会不断的发展，科技不断的进步，电子产品越来越甚的当下，导致很多时候，我们都是双眼一直盯着电子产品。随着平板、手机、电脑以及各种电子产品的发展，青少年沉迷于各
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
种电子产品开发的软件游戏内，眼睛长时间的盯着屏幕，导致用眼过度，疲劳酸疼。在光线微弱的情况下，更容易给孩子的视力造成不利的影响，青少年在成长期，眼睛就是他们的第二生命，通过眼睛去学习一些未知的知识和技能，为此，必须要友善的保护好自己的第二生命——眼睛。长时间的用眼，会给办公室的白领带来精神疲劳，甚至还有可能影响工作的效率。写作业的学生，如果身体坐的东倒西歪，长时间保持这种不正确的坐姿，会引起用眼疲劳，导致近视。针对这种情况，必须利用当下的资源，设计一种保护用眼的仪器来解决这种情况。该装置以单片机作为主要的控制系统，当将装置安装完成后，通过超声波传感器可以检测到人体坐姿的是够正确，规范，还能采用该装置中的环境光线传感器来采集光线的强弱，光线弱了，智能开启照明灯来照明。光线弱以及检测到人体坐姿不规范，系统会报警提醒，同时，用户也能通过装置上的LCD液晶显示器观察到显示的结果。这样的控制装置，能够很好的保护人体的眼睛，在未来保护学生视力设备市场有很广的推广前景。
随着单片机技术的不断发展和技术功能的成熟化，应用单片机作为处理器的装置和产品越来越多。工业领域采用单片机结合PID算法，实现锅炉温度的监测；民用中通过单片机可以实现防盗报警装置的设计、以及防火报警装置的设计；军用中采用单片机来实现超声波距离的检测；这些产品都时以单片机来实现应用，可见单片机的的技术应用越来越成熟。因此，本次整个智能视力保护仪装置，也采用单片机作为主控制器，来实现视力保护器控制系统的外围电路的驱动。整个系统中，根据单片机的芯片的原理图完成单片机最小系统电路的设计，根据开题报告里面完成的系统方案，完成相关的元器件的选择；接着根据单片机的最小系统来设计完成整个视力保护仪的原理图设计；最后，通过软件编程完成相关的软件编程；完成整个系统的软件和硬件的实物调试。这就是整个视力保护仪器系统需要实现完成的具体任务，通过此方式完成设计设计出来的视力保护仪可以保护好人们的眼睛，对每一个人的良视力保护有很重要的影响。
二、单片机视力保护器设计方案
(一)设计方案
根据当下社会的需求，完成一个基于单片机的视力保护仪，来实现保护人们的眼睛，这对未来人们的视力保护有重要的影响，根据这个设计的理念，本次完成的智能视力保护仪方案如下：
智能视力保护仪控制系统中，该视力保护器以单片机作为主控制器，由超声波传感器，光线检测器，LCD液晶器，灯光电路，声光报警器等组成。
当人用眼时，视力保护器上的超声波传感器会检测人体的坐姿是否规范，检测人体坐姿距离，当坐姿不规范，系统会报警提醒，需要改正坐姿保护视力。同时通过光线检测器来采集人员环境中的光线，当光线弱了，此时，系统的照明灯会开启，增强环境光线的强度，保护人眼视力，同时采集的坐姿信号，以及光线信号，并会通过液晶显示器显示出来。通过这种智能的控制系统，来保护使用者的眼睛。
(二)设计内容?
根据设计的方案，本次智能视力保护器控制系统中，需要完成的任务有以下几点：
（1）通过超声波传感器来采集人体坐姿是否规范。
（2）通过光线传感器来采集周围环境的光线强弱。
（3）通过液晶显示器显示人体坐姿信号、周围环境光线的信号。
（4）周围环境光线信号比较弱，此时智能视力保护仪装置的照明灯会自动开启，增强光线的强度。
（5）当检测人体坐姿不规范，周围环境光线比较弱时，整个智能视力保护仪会报警提醒。
(三)单片机芯片
智能视力保护仪控制系统设计，需要通过主控制器来实现接收到的视力光线传感器的信号处理，以及超声波信号的反馈处理以及视力状态的显示。根据这种需求，本次选择了经典用于的AT89C51单片机，以此单片机来实现整个系统的驱动控制设计。
本次选用的AT89C51单片机共计由40个引脚。该单片机在系统工作的过程中，功耗极低，特别是待机情况下，单片机的耗电量达到只有几微安。
该单片机实现外围的电路驱动控制，通过单片机的IO口来实现数据的传输和控制。单片机中IO端口的引脚共计32个，主要由P0口、P1口、P2口、P3口，剩余的8位中2个VCC和GND是的单片机的电源端口，一个复位端口RST，还有2个晶振引脚XTAL1和XTAL2。其余还有3个控制/PSEN、ALE/PROG、/EA/VPP引脚。
AT89C51单片机功能齐全，存储的空间随机存储器的内存可达128字节，可以实现内部编程存储的空间内存达到4Kb。该芯片中，作为系统的主处理，可以实现的功能有几点：其可以设定定时功能，采用内部定时器实现；实现数据的中断计算，采用芯片内部中断指令，实现数据数据的计数；
智能视力保护仪控制系统设计中，选择使用单片机AT89C51作为自动门系统的驱动控制主芯片，该芯片的引脚图如图21所示。
图21 AT89C51单片机引脚图
(四)LCD显示器模块
智能视力保护仪控制系统设计中，当光线检测传感器到环境中光线不好以及检测到人体的坐姿不端正，此时会通过显示器显示出光线信号的结果、人体的坐姿结果。这些数据的都需要在智能视力保护控制系统中实时的显示出来，为此，需要采用一款能显示多数据的LCD液晶显示器，根据本次保护仪的设计需要，选择了LCD1602液晶显示器。
目 录
一、 引言 1
二、单片机视力保护器设计方案 2
(一)设计方案 2
(二)设计内容? 2
(三)单片机芯片 2
(四)LCD显示器模块 3
(五)超声波传感器模块 4
三、硬件电路设计 5
(一)视力保护仪总电路设计框图 5
(二)AT89C51单片机最小系统电路 6
(三)LCD1602液晶显示电路 7
(四)光线检测电路 8
(五)超声波距离检测电路 9
(六)照明电路 9
(七)报警电路 10
四、软件设计 11
(一)系统主程序流程图 11
(二)液晶显示流程图 12
(三)超声波距离检测流程 13
五、 系统调试 14
(一)实物制作 14
(二)实物调试 15
六、总结 18
参考文献 19
致 谢 20
附录1总设计原理图 21
附录2实物图 22
附录3源程序 23
引言
近年来，社会不断的发展，科技不断的进步，电子产品越来越甚的当下，导致很多时候，我们都是双眼一直盯着电子产品。随着平板、手机、电脑以及各种电子产品的发展，青少年沉迷于各
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
种电子产品开发的软件游戏内，眼睛长时间的盯着屏幕，导致用眼过度，疲劳酸疼。在光线微弱的情况下，更容易给孩子的视力造成不利的影响，青少年在成长期，眼睛就是他们的第二生命，通过眼睛去学习一些未知的知识和技能，为此，必须要友善的保护好自己的第二生命——眼睛。长时间的用眼，会给办公室的白领带来精神疲劳，甚至还有可能影响工作的效率。写作业的学生，如果身体坐的东倒西歪，长时间保持这种不正确的坐姿，会引起用眼疲劳，导致近视。针对这种情况，必须利用当下的资源，设计一种保护用眼的仪器来解决这种情况。该装置以单片机作为主要的控制系统，当将装置安装完成后，通过超声波传感器可以检测到人体坐姿的是够正确，规范，还能采用该装置中的环境光线传感器来采集光线的强弱，光线弱了，智能开启照明灯来照明。光线弱以及检测到人体坐姿不规范，系统会报警提醒，同时，用户也能通过装置上的LCD液晶显示器观察到显示的结果。这样的控制装置，能够很好的保护人体的眼睛，在未来保护学生视力设备市场有很广的推广前景。
随着单片机技术的不断发展和技术功能的成熟化，应用单片机作为处理器的装置和产品越来越多。工业领域采用单片机结合PID算法，实现锅炉温度的监测；民用中通过单片机可以实现防盗报警装置的设计、以及防火报警装置的设计；军用中采用单片机来实现超声波距离的检测；这些产品都时以单片机来实现应用，可见单片机的的技术应用越来越成熟。因此，本次整个智能视力保护仪装置，也采用单片机作为主控制器，来实现视力保护器控制系统的外围电路的驱动。整个系统中，根据单片机的芯片的原理图完成单片机最小系统电路的设计，根据开题报告里面完成的系统方案，完成相关的元器件的选择；接着根据单片机的最小系统来设计完成整个视力保护仪的原理图设计；最后，通过软件编程完成相关的软件编程；完成整个系统的软件和硬件的实物调试。这就是整个视力保护仪器系统需要实现完成的具体任务，通过此方式完成设计设计出来的视力保护仪可以保护好人们的眼睛，对每一个人的良视力保护有很重要的影响。
二、单片机视力保护器设计方案
(一)设计方案
根据当下社会的需求，完成一个基于单片机的视力保护仪，来实现保护人们的眼睛，这对未来人们的视力保护有重要的影响，根据这个设计的理念，本次完成的智能视力保护仪方案如下：
智能视力保护仪控制系统中，该视力保护器以单片机作为主控制器，由超声波传感器，光线检测器，LCD液晶器，灯光电路，声光报警器等组成。
当人用眼时，视力保护器上的超声波传感器会检测人体的坐姿是否规范，检测人体坐姿距离，当坐姿不规范，系统会报警提醒，需要改正坐姿保护视力。同时通过光线检测器来采集人员环境中的光线，当光线弱了，此时，系统的照明灯会开启，增强环境光线的强度，保护人眼视力，同时采集的坐姿信号，以及光线信号，并会通过液晶显示器显示出来。通过这种智能的控制系统，来保护使用者的眼睛。
(二)设计内容?
根据设计的方案，本次智能视力保护器控制系统中，需要完成的任务有以下几点：
（1）通过超声波传感器来采集人体坐姿是否规范。
（2）通过光线传感器来采集周围环境的光线强弱。
（3）通过液晶显示器显示人体坐姿信号、周围环境光线的信号。
（4）周围环境光线信号比较弱，此时智能视力保护仪装置的照明灯会自动开启，增强光线的强度。
（5）当检测人体坐姿不规范，周围环境光线比较弱时，整个智能视力保护仪会报警提醒。
(三)单片机芯片
智能视力保护仪控制系统设计，需要通过主控制器来实现接收到的视力光线传感器的信号处理，以及超声波信号的反馈处理以及视力状态的显示。根据这种需求，本次选择了经典用于的AT89C51单片机，以此单片机来实现整个系统的驱动控制设计。
本次选用的AT89C51单片机共计由40个引脚。该单片机在系统工作的过程中，功耗极低，特别是待机情况下，单片机的耗电量达到只有几微安。
该单片机实现外围的电路驱动控制，通过单片机的IO口来实现数据的传输和控制。单片机中IO端口的引脚共计32个，主要由P0口、P1口、P2口、P3口，剩余的8位中2个VCC和GND是的单片机的电源端口，一个复位端口RST，还有2个晶振引脚XTAL1和XTAL2。其余还有3个控制/PSEN、ALE/PROG、/EA/VPP引脚。
AT89C51单片机功能齐全，存储的空间随机存储器的内存可达128字节，可以实现内部编程存储的空间内存达到4Kb。该芯片中，作为系统的主处理，可以实现的功能有几点：其可以设定定时功能，采用内部定时器实现；实现数据的中断计算，采用芯片内部中断指令，实现数据数据的计数；
智能视力保护仪控制系统设计中，选择使用单片机AT89C51作为自动门系统的驱动控制主芯片，该芯片的引脚图如图21所示。
图21 AT89C51单片机引脚图
(四)LCD显示器模块
智能视力保护仪控制系统设计中，当光线检测传感器到环境中光线不好以及检测到人体的坐姿不端正，此时会通过显示器显示出光线信号的结果、人体的坐姿结果。这些数据的都需要在智能视力保护控制系统中实时的显示出来，为此，需要采用一款能显示多数据的LCD液晶显示器，根据本次保护仪的设计需要，选择了LCD1602液晶显示器。
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