智能护眼灯的设计与实现(附件)【字数：9241】
摘 要本课题设计的这种类型的智能视力保护仪系统的主控核心选用STM32微处理器，结合了参数显示电路、蜂鸣器报警电路、距离测量电路和ESP8266型WIFI电路等部分，实现了对佩戴者的眼睛与书桌之间的距离进行实时监测从而实现坐姿的间接检测效果的电子仪器，与此同时还能够通过手机APP发送WIFI无线遥控信号或者手动方式，实现对灯光三档亮度调节，使得阅读者处于最为适宜的光线条件下进行阅读。在程序软件设计上，本课题将每一项预期需求指标通过C语言程序代码进行实现，分别设计了主程序、液晶显示子程序、报警子程序、超声波发射和接收子程序和WIFI无线通信子程序等部分，通过高效的软件工作流程，实现了软硬件的相结合工作。最终通过数次优化和改进，使这种类型的智能视力保护仪系统能够实现点阵显示、蜂鸣式报警、距离检测和WIFI通信等功能，由于系统内部大量采用高性价比器件，因此最终呈现出了较高的性能和较低的设计成本。
目录
一、 引言 1
（一） 智能视力保护仪的发展背景 1
（二） 智能视力保护仪的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 智能视力保护仪的方案设计 3
（二） STM32微处理器简介 3
（三） LCD1602显示器简介 4
（四） 有源蜂鸣器简介 4
（五） HCSR04超声波传感器简介 5
（六） ESP8266型WIFI模块简介 5
三、 系统硬件设计 7
（一） 最小系统电路设计 7
（二） 液晶屏显示电路设计 8
（三） 报警信号生成电路设计 8
（四） 坐姿监测电路设计 9
（五） WIFI通信电路设计 10
四、 系统软件设计 11
（一） 智能视力保护仪的主程序流程设计 11
（二） 参数显示子程序设计 12
（三） 报警声输出子程序设计 13
（四） 距离检测子程序设计 14
（五） WIFI通信子程序流程设计 14
五、 实物制作与安装 16
总结 19 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
参考文献 20
致 谢 21
附录一 原理图 22
附录二 PCB图 23
附录三 元件列表 24
附录四 程序 25
引言
智能视力保护仪的发展背景
本课题将要研发的该款智能视力保护仪控制系统是一种以数字微处理器作为内部关键部分的智能电子系统，它的实现是以KEILIDE作为平台，通过该场合对契合C99规则标准的程序进行构建，从而完成智能视力保护仪系统的指标。本课题在正式对智能视力保护仪进行研究前，首先对智能视力保护仪控制系统的发展历程进行了大量的资料查阅，通过对目前市面上多种相似的系统进行归纳分析之后，总结出了智能视力保护仪相关产品的主要性能优点以及在各个历史发展节点所呈现出的特点。通过相关文献调研可以得知传统型的智能视力保护仪控制系统，主要靠着中低端的八位微处理器，该处理器尽管数据运算速率相对于现在的三十二位处理器来说非常慢，但它的内部具有完整的CPU、内存和各类接口，因此也是能够通过单片芯片实现对智能视力保护仪系统的操控，尽管智能视力保护仪最后展现的功效不是十分突出，而可以满足大多数使用者的应用要求，这就使这种中低端的智能视力保护仪在市场上非常普遍，使用者满意度较高，而这也将使得高端性能智能视力保护仪的发展脚步被压制。在智能视力保护仪控制系统的发展历史中，半导体集成技术的发展也在很大程度上起到了对其发展的推动作用，最初的智能视力保护仪系统内部电路主要以分离式的简单元件作为基础，而大量使用这些基础器件则引起了电路板结构庞大，电子元件分散安插焊接，各电子元件之间的空隙大，当智能视力保护仪里面运算数据非常多时，高速通信的信号受到该电路焊接方式的影响，很容易出现不良的工作运行现象，从而智能视力保护仪系统不能展现出非常高的性能，这在很大程度上限制了该器件的发展脚步。
智能视力保护仪的国内外发展现状
通过对最近的一份科研报告进行调研，该资料上的一些数据表明，这些年来市面上出现的智能视力保护仪关联产品品牌种类正在不断增加，而且愈来愈多的公司和科研机构将目光更多的投入到了设计性能更高的智能视力保护仪，该资料显示出现该现象的关键原因可以归结为两类，首先是随着最近几年科学技术水平的不断发展，用户已经越来越不能满足于现有产品所展现出的指标性能，而且功能太少，用户迫切想得到一种使用体验更加高端的智能视力保护仪产品。另外一个原因是微处理器研发技术的不断进步，使得中高端性能的微处理器芯片成本不断下降，研发人员将更多的精力投入到选用这些新型的中高端微处理器芯片来开发更多类型的智能视力保护仪。
本文主要研究内容
经过上文对这种智能视力保护仪系统发展背景的详细介绍，可以知道目前市面上这款系统的分布非常广泛，各个研发单位都在参与中高端性能智能视力保护仪系统的研究，本课题的提出，旨在研发一款具有较高性能与此同时研发成本低廉的智能视力保护仪系统，所以采用了大量高性价比器件，通过STM32微处理器、LCD1602显示器、有源蜂鸣器、HCSR04超声波传感器和ESP8266型一体式WIFI模块等的配合，实现各项预期功能指标，下列为本课题将要实现的各项功能指标：
1、能够实现STM32微处理器与LCD1602液晶屏之间的快速数据通信，将待显示内容进行快速刷新和稳定显示；
2、配置有源蜂鸣器控制电路，能够通过STM32微处理器的GPIO管脚实现驱动控制，能够实现蜂鸣器灵活的启动和停止；
3、配置超声波测距电路，以HCSR04超声波传感器作为核心元器件，通过STM32微处理器的驱动控制，实现距离参数的测量；
4、配置ESP8266型WIFI通信模块驱动电路，通过STM32微处理器的控制，实现对WIFI数据的无线收发；
方案设计及元器件选择
智能视力保护仪的方案设计
经过上一部分对该款智能视力保护仪系统的设计内容进行确立后，本章将开始对该系统的架构进行设计，从而构建出整体实现方案，在主控微处理器方面使用的是STM32微处理器，它将实现对各项功能指标的控制驱动，为了可以更简洁明了的对这种系统的实现方法进行阐述，构建了图中的系统结构框图，可以看到每个电路模块和STM32微处理器相互间的信号流通关系，各个电路的功能作用为：
目录
一、 引言 1
（一） 智能视力保护仪的发展背景 1
（二） 智能视力保护仪的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 智能视力保护仪的方案设计 3
（二） STM32微处理器简介 3
（三） LCD1602显示器简介 4
（四） 有源蜂鸣器简介 4
（五） HCSR04超声波传感器简介 5
（六） ESP8266型WIFI模块简介 5
三、 系统硬件设计 7
（一） 最小系统电路设计 7
（二） 液晶屏显示电路设计 8
（三） 报警信号生成电路设计 8
（四） 坐姿监测电路设计 9
（五） WIFI通信电路设计 10
四、 系统软件设计 11
（一） 智能视力保护仪的主程序流程设计 11
（二） 参数显示子程序设计 12
（三） 报警声输出子程序设计 13
（四） 距离检测子程序设计 14
（五） WIFI通信子程序流程设计 14
五、 实物制作与安装 16
总结 19 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
参考文献 20
致 谢 21
附录一 原理图 22
附录二 PCB图 23
附录三 元件列表 24
附录四 程序 25
引言
智能视力保护仪的发展背景
本课题将要研发的该款智能视力保护仪控制系统是一种以数字微处理器作为内部关键部分的智能电子系统，它的实现是以KEILIDE作为平台，通过该场合对契合C99规则标准的程序进行构建，从而完成智能视力保护仪系统的指标。本课题在正式对智能视力保护仪进行研究前，首先对智能视力保护仪控制系统的发展历程进行了大量的资料查阅，通过对目前市面上多种相似的系统进行归纳分析之后，总结出了智能视力保护仪相关产品的主要性能优点以及在各个历史发展节点所呈现出的特点。通过相关文献调研可以得知传统型的智能视力保护仪控制系统，主要靠着中低端的八位微处理器，该处理器尽管数据运算速率相对于现在的三十二位处理器来说非常慢，但它的内部具有完整的CPU、内存和各类接口，因此也是能够通过单片芯片实现对智能视力保护仪系统的操控，尽管智能视力保护仪最后展现的功效不是十分突出，而可以满足大多数使用者的应用要求，这就使这种中低端的智能视力保护仪在市场上非常普遍，使用者满意度较高，而这也将使得高端性能智能视力保护仪的发展脚步被压制。在智能视力保护仪控制系统的发展历史中，半导体集成技术的发展也在很大程度上起到了对其发展的推动作用，最初的智能视力保护仪系统内部电路主要以分离式的简单元件作为基础，而大量使用这些基础器件则引起了电路板结构庞大，电子元件分散安插焊接，各电子元件之间的空隙大，当智能视力保护仪里面运算数据非常多时，高速通信的信号受到该电路焊接方式的影响，很容易出现不良的工作运行现象，从而智能视力保护仪系统不能展现出非常高的性能，这在很大程度上限制了该器件的发展脚步。
智能视力保护仪的国内外发展现状
通过对最近的一份科研报告进行调研，该资料上的一些数据表明，这些年来市面上出现的智能视力保护仪关联产品品牌种类正在不断增加，而且愈来愈多的公司和科研机构将目光更多的投入到了设计性能更高的智能视力保护仪，该资料显示出现该现象的关键原因可以归结为两类，首先是随着最近几年科学技术水平的不断发展，用户已经越来越不能满足于现有产品所展现出的指标性能，而且功能太少，用户迫切想得到一种使用体验更加高端的智能视力保护仪产品。另外一个原因是微处理器研发技术的不断进步，使得中高端性能的微处理器芯片成本不断下降，研发人员将更多的精力投入到选用这些新型的中高端微处理器芯片来开发更多类型的智能视力保护仪。
本文主要研究内容
经过上文对这种智能视力保护仪系统发展背景的详细介绍，可以知道目前市面上这款系统的分布非常广泛，各个研发单位都在参与中高端性能智能视力保护仪系统的研究，本课题的提出，旨在研发一款具有较高性能与此同时研发成本低廉的智能视力保护仪系统，所以采用了大量高性价比器件，通过STM32微处理器、LCD1602显示器、有源蜂鸣器、HCSR04超声波传感器和ESP8266型一体式WIFI模块等的配合，实现各项预期功能指标，下列为本课题将要实现的各项功能指标：
1、能够实现STM32微处理器与LCD1602液晶屏之间的快速数据通信，将待显示内容进行快速刷新和稳定显示；
2、配置有源蜂鸣器控制电路，能够通过STM32微处理器的GPIO管脚实现驱动控制，能够实现蜂鸣器灵活的启动和停止；
3、配置超声波测距电路，以HCSR04超声波传感器作为核心元器件，通过STM32微处理器的驱动控制，实现距离参数的测量；
4、配置ESP8266型WIFI通信模块驱动电路，通过STM32微处理器的控制，实现对WIFI数据的无线收发；
方案设计及元器件选择
智能视力保护仪的方案设计
经过上一部分对该款智能视力保护仪系统的设计内容进行确立后，本章将开始对该系统的架构进行设计，从而构建出整体实现方案，在主控微处理器方面使用的是STM32微处理器，它将实现对各项功能指标的控制驱动，为了可以更简洁明了的对这种系统的实现方法进行阐述，构建了图中的系统结构框图，可以看到每个电路模块和STM32微处理器相互间的信号流通关系，各个电路的功能作用为：
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