嵌入式系统的自动视力检测系统设计与开发designanddevelopmentofautomaticvisioninsp
摘 要摘 要传统视力检测手段在很大程度上依赖于专业人员的现场监督指导，不仅浪费人力，同时检测结果会或多或少受到人为因素的干扰，导致检测结果无法做到绝对的准确和公平。自动视力检测系统克服了以上传统视力检测的不足。基于传统的人工验光方式，本系统在所有需要人为协助的环节上实现了智能化、自动化。该系统利用液晶屏显示视力表中各级“E”字母，用户通过智能手机打开针对该系统设计的app，并通过app中的方向键判断“E”的方向，从而进行视力检测。该系统从“E”字母方向给出、用户选择、系统纠错、错误统计到结果产生，全程自动化，测量结果客观公正，所有功能均可由用户控制。系统基于嵌入式开发架构，采用uboot为底层，linux为操作系统，Qt文件系统作为人机交互层的基本框架，并利用linux操作系统提供的API、多进程、进程间通信、信号机制以及对底层的驱动支持进行应用程序及驱动程序的开发，该系统最终在嵌入式开发板iTop4412上成功运行。自动视力检测系统旨在实现准确测量视力的同时，提高用户体验度。系统实现了与用户的实时交互，字符显示清晰、语音播报精准，结果计算快速，真正满足了用户对于新型视力检测手段的需求。关键字嵌入式系统；视力检测；蓝牙交互
目 录
第一章 绪论 1
1.1 选题背景 1
1.2 系统设计的目标 2
1.3 课题研究的内容和意义 2
1.4 本章小结 3
第二章 系统需求及可行性分析 4
2.1 系统功能性需求 4
2.2 系统可行性分析 6
2.3 本章小结 7
第三章 系统开发框架 8
3.1 系统硬件平台 8
3.2 系统软件平台 9
3.3 本章小结 10
第四章 自动视力检测系统的设计 11
4.1环境搭建 11
4.1.1 Qt 11
4.1.2 Android SDK 11
4.1.3 VMware Workstation 12
4.1.4 Qt环境搭建 12
4.1.5 Qt环境在宿主机上的部署 12
4.1.6 Qt环境在目标机上的部署 13 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
4.2 蓝牙模块功能设计 15
4.3 界面设计 15
4.3.1 Qt界面设计 15
4.3.2 Android界面设计 16
4.4 硬件模块驱动模型 17
4.5 本章小结 18
第五章 自动视力检测系统的实现 19
5.1 蓝牙通信功能实现 19
5.2 Qt界面的实现 22
5.3 Android界面的实现 25
5.4 本章小结 27
第六章 自动视力检测系统的测试 28
6.1 平台的测试 28
6.2 通信速率测试 29
6.3 硬件稳定性测试 29
6.4 通信距离测试 30
6.5 本章小结 30
结 论 31
致 谢 32
参考文献 33
第一章 绪论
1.1 选题背景
“科技改变生活”随着近几年来智能化领域的快速发展逐渐为人们所认可。所有的发展必须“以人为本”，科技亦是如此。如何方便用户，如何为用户提供最好最全面的服务已经成为计算机发展的一个主要方向，而不是以往的只注重计算能力和运算速度。可以说，科技的发展已经渗透到生活中的各个环节。
也正是随着科技的发展，社会的进步，人们的生活节奏也在逐渐加快。最明显的一个群体就是学生。当代教育制度决定了现在的学生要承担更大的学业压力。京华时报上的数据显示，2014年北京市高三学生的近视率达到惊人的88.4%[1]，这个数据已经说明了很多问题。随着学业压力的增大，学生群体的近视率呈现高速递增的趋势。对于视力的恢复，主要以预防为主，如，经常进行视力检测，如果发现视力下降，立即改变近段时间以来不良的学习和生活习惯。
科技发展的同时，也带来了许多负面的影响。工业污染、空气污染、沙尘天气、雾霾等，这些因素毫无疑问成为近年来各种眼疾的始作俑者[2]。青光眼、结膜下出血、红眼病、化脓性急性眼部感染等等，这些常见的眼疾在一定程度上影响了患者的视力，更有甚者对患者的正常生活也造成了影响。如果不加以及时检测矫正，可能会承担失明风险。对于眼疾，医学上目前没有特效药，更多的是一些慢性的辅助治疗。患者有可能在治疗期间进行频繁的视力测试，这无疑给患者和医生带来了极大的不便。
基于以上两点，自动视力检测系统应运而生。自动视力检测系统模拟传统视力检测手段，将所有人为参与的过程替代为系统自动处理，方便用户的同时也节省了大量的医疗资源。传统方法进行视力检测时一般需要人工辅助完成，由检测者利用机器或视力表判定被检测者视力，这种方式在大量人员视力检测时，诸如：体检、自测等情况下难以完成，更增加的结果的真实性和客观性。该自动视力检测系统能借助虚拟视力表，用户在一定的距离范围内，通过手机对屏幕上显示的方向进行选择判定，并通过蓝牙发送给系统，系统根据用户做出的选择，后台进行错误的分析与统计，通过多次测量，最后得出用户的视力检测结果。无需其它人工辅助，且该系统检测效果与传统的人工检测效果相当甚至更优，具有非常强的实际意义。
1.2 系统设计的目标
本系统旨在帮助用户完成视力检测，在保证结果客观性的同时，尽可能大地减少人力物力的消耗，更快捷、更方便地实现视力检测。用户在开启系统之后，系统会首先检测用户所处的距离，并进行实时的语音播报。当用户点击app上的开始按钮之后，视力检测正式开始。屏幕上会依次显示方向随机、逐渐变小的E符号，由用户在手机端进行判断，然后通过蓝牙无线通信将选择回传给系统，供系统进行结果分析，最后将结果通过语音播报出来。为了减小误差，采用多次测量的方式。系统的功能设计针对性强，采用嵌入式的设计方式，方便后期的功能扩展，如，为了配合经常出差的用户，在供电上可以采用锂电池供电，方便携带，随时随地地测量，完全不受环境的限制。同时，系统的设计遵循低功耗的原则，减少辐射的同时更能提高续航能力。此外，由于系统在底层驱动上的支持，显示载体可由TCL屏幕转移到显示器上，大大增加了用户体验度。对于独居人士，这款自动视力检测系统具有很强的实用性。用户完全可以把系统当作传统意义上的眼科医师，根据系统的操作指示，进行相应的动作。对于一些严格的使用场合，如军校体检，这款系统能保证测量结果的客观性，防止走后门现象的发生。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 选题背景 1
1.2 系统设计的目标 2
1.3 课题研究的内容和意义 2
1.4 本章小结 3
第二章 系统需求及可行性分析 4
2.1 系统功能性需求 4
2.2 系统可行性分析 6
2.3 本章小结 7
第三章 系统开发框架 8
3.1 系统硬件平台 8
3.2 系统软件平台 9
3.3 本章小结 10
第四章 自动视力检测系统的设计 11
4.1环境搭建 11
4.1.1 Qt 11
4.1.2 Android SDK 11
4.1.3 VMware Workstation 12
4.1.4 Qt环境搭建 12
4.1.5 Qt环境在宿主机上的部署 12
4.1.6 Qt环境在目标机上的部署 13 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
4.2 蓝牙模块功能设计 15
4.3 界面设计 15
4.3.1 Qt界面设计 15
4.3.2 Android界面设计 16
4.4 硬件模块驱动模型 17
4.5 本章小结 18
第五章 自动视力检测系统的实现 19
5.1 蓝牙通信功能实现 19
5.2 Qt界面的实现 22
5.3 Android界面的实现 25
5.4 本章小结 27
第六章 自动视力检测系统的测试 28
6.1 平台的测试 28
6.2 通信速率测试 29
6.3 硬件稳定性测试 29
6.4 通信距离测试 30
6.5 本章小结 30
结 论 31
致 谢 32
参考文献 33
第一章 绪论
1.1 选题背景
“科技改变生活”随着近几年来智能化领域的快速发展逐渐为人们所认可。所有的发展必须“以人为本”，科技亦是如此。如何方便用户，如何为用户提供最好最全面的服务已经成为计算机发展的一个主要方向，而不是以往的只注重计算能力和运算速度。可以说，科技的发展已经渗透到生活中的各个环节。
也正是随着科技的发展，社会的进步，人们的生活节奏也在逐渐加快。最明显的一个群体就是学生。当代教育制度决定了现在的学生要承担更大的学业压力。京华时报上的数据显示，2014年北京市高三学生的近视率达到惊人的88.4%[1]，这个数据已经说明了很多问题。随着学业压力的增大，学生群体的近视率呈现高速递增的趋势。对于视力的恢复，主要以预防为主，如，经常进行视力检测，如果发现视力下降，立即改变近段时间以来不良的学习和生活习惯。
科技发展的同时，也带来了许多负面的影响。工业污染、空气污染、沙尘天气、雾霾等，这些因素毫无疑问成为近年来各种眼疾的始作俑者[2]。青光眼、结膜下出血、红眼病、化脓性急性眼部感染等等，这些常见的眼疾在一定程度上影响了患者的视力，更有甚者对患者的正常生活也造成了影响。如果不加以及时检测矫正，可能会承担失明风险。对于眼疾，医学上目前没有特效药，更多的是一些慢性的辅助治疗。患者有可能在治疗期间进行频繁的视力测试，这无疑给患者和医生带来了极大的不便。
基于以上两点，自动视力检测系统应运而生。自动视力检测系统模拟传统视力检测手段，将所有人为参与的过程替代为系统自动处理，方便用户的同时也节省了大量的医疗资源。传统方法进行视力检测时一般需要人工辅助完成，由检测者利用机器或视力表判定被检测者视力，这种方式在大量人员视力检测时，诸如：体检、自测等情况下难以完成，更增加的结果的真实性和客观性。该自动视力检测系统能借助虚拟视力表，用户在一定的距离范围内，通过手机对屏幕上显示的方向进行选择判定，并通过蓝牙发送给系统，系统根据用户做出的选择，后台进行错误的分析与统计，通过多次测量，最后得出用户的视力检测结果。无需其它人工辅助，且该系统检测效果与传统的人工检测效果相当甚至更优，具有非常强的实际意义。
1.2 系统设计的目标
本系统旨在帮助用户完成视力检测，在保证结果客观性的同时，尽可能大地减少人力物力的消耗，更快捷、更方便地实现视力检测。用户在开启系统之后，系统会首先检测用户所处的距离，并进行实时的语音播报。当用户点击app上的开始按钮之后，视力检测正式开始。屏幕上会依次显示方向随机、逐渐变小的E符号，由用户在手机端进行判断，然后通过蓝牙无线通信将选择回传给系统，供系统进行结果分析，最后将结果通过语音播报出来。为了减小误差，采用多次测量的方式。系统的功能设计针对性强，采用嵌入式的设计方式，方便后期的功能扩展，如，为了配合经常出差的用户，在供电上可以采用锂电池供电，方便携带，随时随地地测量，完全不受环境的限制。同时，系统的设计遵循低功耗的原则，减少辐射的同时更能提高续航能力。此外，由于系统在底层驱动上的支持，显示载体可由TCL屏幕转移到显示器上，大大增加了用户体验度。对于独居人士，这款自动视力检测系统具有很强的实用性。用户完全可以把系统当作传统意义上的眼科医师，根据系统的操作指示，进行相应的动作。对于一些严格的使用场合，如军校体检，这款系统能保证测量结果的客观性，防止走后门现象的发生。
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