单片机的视力保护器的设计
【】为了避免学生因长期使用不正确的读书写字姿势而导致的近视、脊椎弯曲变形、驼背、斜视以及颈椎病等问题。本次设计了一款基于单片机的视力保护器装置，通过该装置从而纠正学生读写的不良姿势和习惯。本次设计的单片机视力保护器由单片机AT89C51最小系统、超声波传感器电路、LCD1602液晶显示电路、光线采集电路、指示电路、报警电路等组成。基于单片机的视力保护器的设计，采用AT89C51单片机作为处理器，以单片机为核心，用光敏电阻来采集周围的环境亮暗信号，用超声波传感器来采集人体坐姿，查看眼睛与书桌的规范程度。当检测光线过弱，人体坐姿不规范，此时系统会声光报警，提醒用户更正坐姿，并且能通过LCD1602液晶显示器实时的显示光线的强弱等级，以及超声波检测的坐姿规范的等级。此次单片机的视力保护器的设计，能帮助学生能矫正学习坐姿的不良习惯，也能保护学生的视力。
目 录
一、绪论 6
(一)课题研究背景 6
(二)课题研究现状 6
(三)课题研究的意义 6
二、单片机视力保护器设计方案 8
(一)设计方案 8
(二)设计内容? 8
(三)元器件简介 8
三、硬件设计 14
(一)视力保护器的设计框图 14
(二)视力保护器的总电路设计 14
(三) 单片机最小系统 16
(三)LCD1602液晶显示电路 16
(四)光线采集电路 18
(五)超声波距离检测电路 19
(六)指示电路 20
(七)报警电路 21
四、软件设计 22
(一)主程序设计 22
(二)LCD1602液晶显示软件设计 23
(三)光线检测软件设计 24
(四)超声波距离检测软件设计 25
(五) 声光报警软件设计 26
五、总结与展望 27
参考文献 29
致 谢 28
附录 30
一、绪论
(一)课题研究背景
不良的学习环境，会影响学生的学习。如果学生一直在一种固定的状态下，长时间的
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学习，那么对学生的身体和视力都是有害的。长时间的用眼，会导致眼睛疲劳，有时候还会还会出现头昏的现象。现在电子产品越来越多，很多的学生迷恋手机的同时，却不知道近距离长时间的玩弄手机，对自己的视力造成了多大的伤害，为此社会上一些家长和老师都教育孩子，要劳逸结合。通过这种方式让学生在紧张的学习中可以得到放松，同时也能保障学生的用眼有一个休眠的时段。
视力下降不仅影响青少年的日常生活和学习，对青少年的身心健康造成极大的影响，同时给青少年的成长与发育造成极大的障碍。除了人为的指引，必须要寻找到一种视力保护的装置，来检测学生在学习过程中的用眼是否规范。为此本次研究基于单片机的视力保护器系统，通过该系统来帮助保护视力。
(二)课题研究现状
国内有很很多的公司研究视力保护器，并且研究出来的视力保护器有很多，通常见到最多的就是视力矫正器，通过这些装置，来检测学生的用眼是否规范，或者写作业时，坐姿是否规范。但是这些设计的功能都比较单一，价格比较昂贵，为此需要找到一款适合大众的视力保护器，通过该装置，实现视力的检测，并且具备多功能。
国外一些研究机构对视力保护的研究也很重视，他们主张，要多吃点数据和鱼肉，从饮食方面来改善视力，减小近视的发生。在这些条件达到的情况下，在通过一直视力保护器装置，来检测视力的规范程度，从而避免不必要的近视事项。
通过护对国内外视力问题研究的分析，要设计一款能满足大众需要，同时又能检测学生视力的保护仪器将是目前的主要任务。通过设计出来的视力保护器，有更好的视力保护作用，对未来的发展有更好的成长空间。
(三)课题研究的意义
本次视力保护器的设计，能给学生一个良好的环境，保护学生的视力，避免因为姿势不正确而带来的眼睛近视或者眼睛疲劳等问题。本次设计单片机视力保护器系统，以单片机为核心，用光敏电阻来采集周围的环境亮暗信号，用超声波传感器来采集人体坐姿，查看眼睛与书桌的规范实现距离。当检测光线暗，人体坐姿不规范，此时系统会声光报警，提醒学生更正坐姿，并且能通过LCD1602液晶显示器实时的显示光线的强弱等级，以及超声波检测的坐姿规范的等级。此单片机的视力保护器设计，智能检测学生的用眼，能及时有限的保护学生的视力，对学生的发展有益处，很有研究价值。
二、单片机视力保护器设计方案
(一)设计方案
本次设计的单片机视力保护器由单片机AT89C51最小系统、超声波传感器电路、LCD1602液晶显示电路、光线采集电路、指示电路、报警电路等组成。
基于单片机的视力保护器的设计，采用AT89C51单片机作为处理器，以单片机为核心，用光敏电阻来采集周围的环境亮暗信号，用超声波传感器来采集人体坐姿，查看眼睛与书桌的规范程度。当检测光线过弱，人体坐姿不规范，此时系统会声光报警，提醒用户更正坐姿，并且能通过LCD1602液晶显示器实时的显示光线的强弱等级，以及超声波检测的坐姿规范的等级。
(二)设计内容?
单片机视力保护器系统主要用单片机来实现各个功能的动作，本次设计的主要的基本要求如下：
通过光敏电阻采集周围的光线强弱信号。
（2）通过超声波传感器采集到人体坐姿与桌面的距离。
（3）当使用者脸部与桌面或电脑等之间的距离小于标准值时,电路将发出声光提示。?
当周围的环境光线比较强或者比较弱时，此时系统就会发出声光提醒。
（5）通过LCD1602液晶显示器能实时的观察到周围的环境光线强弱，以及坐姿是否规范。
(三)元器件简介
1.AT89C51单片机芯片
基于单片机的视力保护器设计，采用AT公司的单片机AT89C51芯片作为系统的控制器。此单片机有以下几点功能：
(1) AT89C51是一种低功耗,高性能CMOS工艺的8位单片机,片内含有4K的系统可编程Flash存储器。
(2) AT89C51具有标准功能，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），全双工串行口，片内晶振及时钟电路。
(3) AT89C51有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）口，其中，I/O口有P0、P1、P2、P3四个口，每一个口有8个引脚。同时内含8个中断口，5个中断优先级，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口。
在单片机视力保护器中，选择的单片机AT89C51芯片如图21所示。
图21 AT89C51的引脚图
2.LCD1602液晶显示器
单片机的视力保护器的设计，选择液晶显示屏LCD1602模块作为显示输出。
目 录
一、绪论 6
(一)课题研究背景 6
(二)课题研究现状 6
(三)课题研究的意义 6
二、单片机视力保护器设计方案 8
(一)设计方案 8
(二)设计内容? 8
(三)元器件简介 8
三、硬件设计 14
(一)视力保护器的设计框图 14
(二)视力保护器的总电路设计 14
(三) 单片机最小系统 16
(三)LCD1602液晶显示电路 16
(四)光线采集电路 18
(五)超声波距离检测电路 19
(六)指示电路 20
(七)报警电路 21
四、软件设计 22
(一)主程序设计 22
(二)LCD1602液晶显示软件设计 23
(三)光线检测软件设计 24
(四)超声波距离检测软件设计 25
(五) 声光报警软件设计 26
五、总结与展望 27
参考文献 29
致 谢 28
附录 30
一、绪论
(一)课题研究背景
不良的学习环境，会影响学生的学习。如果学生一直在一种固定的状态下，长时间的
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
学习，那么对学生的身体和视力都是有害的。长时间的用眼，会导致眼睛疲劳，有时候还会还会出现头昏的现象。现在电子产品越来越多，很多的学生迷恋手机的同时，却不知道近距离长时间的玩弄手机，对自己的视力造成了多大的伤害，为此社会上一些家长和老师都教育孩子，要劳逸结合。通过这种方式让学生在紧张的学习中可以得到放松，同时也能保障学生的用眼有一个休眠的时段。
视力下降不仅影响青少年的日常生活和学习，对青少年的身心健康造成极大的影响，同时给青少年的成长与发育造成极大的障碍。除了人为的指引，必须要寻找到一种视力保护的装置，来检测学生在学习过程中的用眼是否规范。为此本次研究基于单片机的视力保护器系统，通过该系统来帮助保护视力。
(二)课题研究现状
国内有很很多的公司研究视力保护器，并且研究出来的视力保护器有很多，通常见到最多的就是视力矫正器，通过这些装置，来检测学生的用眼是否规范，或者写作业时，坐姿是否规范。但是这些设计的功能都比较单一，价格比较昂贵，为此需要找到一款适合大众的视力保护器，通过该装置，实现视力的检测，并且具备多功能。
国外一些研究机构对视力保护的研究也很重视，他们主张，要多吃点数据和鱼肉，从饮食方面来改善视力，减小近视的发生。在这些条件达到的情况下，在通过一直视力保护器装置，来检测视力的规范程度，从而避免不必要的近视事项。
通过护对国内外视力问题研究的分析，要设计一款能满足大众需要，同时又能检测学生视力的保护仪器将是目前的主要任务。通过设计出来的视力保护器，有更好的视力保护作用，对未来的发展有更好的成长空间。
(三)课题研究的意义
本次视力保护器的设计，能给学生一个良好的环境，保护学生的视力，避免因为姿势不正确而带来的眼睛近视或者眼睛疲劳等问题。本次设计单片机视力保护器系统，以单片机为核心，用光敏电阻来采集周围的环境亮暗信号，用超声波传感器来采集人体坐姿，查看眼睛与书桌的规范实现距离。当检测光线暗，人体坐姿不规范，此时系统会声光报警，提醒学生更正坐姿，并且能通过LCD1602液晶显示器实时的显示光线的强弱等级，以及超声波检测的坐姿规范的等级。此单片机的视力保护器设计，智能检测学生的用眼，能及时有限的保护学生的视力，对学生的发展有益处，很有研究价值。
二、单片机视力保护器设计方案
(一)设计方案
本次设计的单片机视力保护器由单片机AT89C51最小系统、超声波传感器电路、LCD1602液晶显示电路、光线采集电路、指示电路、报警电路等组成。
基于单片机的视力保护器的设计，采用AT89C51单片机作为处理器，以单片机为核心，用光敏电阻来采集周围的环境亮暗信号，用超声波传感器来采集人体坐姿，查看眼睛与书桌的规范程度。当检测光线过弱，人体坐姿不规范，此时系统会声光报警，提醒用户更正坐姿，并且能通过LCD1602液晶显示器实时的显示光线的强弱等级，以及超声波检测的坐姿规范的等级。
(二)设计内容?
单片机视力保护器系统主要用单片机来实现各个功能的动作，本次设计的主要的基本要求如下：
通过光敏电阻采集周围的光线强弱信号。
（2）通过超声波传感器采集到人体坐姿与桌面的距离。
（3）当使用者脸部与桌面或电脑等之间的距离小于标准值时,电路将发出声光提示。?
当周围的环境光线比较强或者比较弱时，此时系统就会发出声光提醒。
（5）通过LCD1602液晶显示器能实时的观察到周围的环境光线强弱，以及坐姿是否规范。
(三)元器件简介
1.AT89C51单片机芯片
基于单片机的视力保护器设计，采用AT公司的单片机AT89C51芯片作为系统的控制器。此单片机有以下几点功能：
(1) AT89C51是一种低功耗,高性能CMOS工艺的8位单片机,片内含有4K的系统可编程Flash存储器。
(2) AT89C51具有标准功能，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），全双工串行口，片内晶振及时钟电路。
(3) AT89C51有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）口，其中，I/O口有P0、P1、P2、P3四个口，每一个口有8个引脚。同时内含8个中断口，5个中断优先级，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口。
在单片机视力保护器中，选择的单片机AT89C51芯片如图21所示。
图21 AT89C51的引脚图
2.LCD1602液晶显示器
单片机的视力保护器的设计，选择液晶显示屏LCD1602模块作为显示输出。
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