单片机的视力保护语音提示系统设计
摘 要 近些年来，我国近视率逐年增长。另外，嵌入式系统的不断发展，网络化、智能化已然成为其标志，这些质的变化使嵌入式系统处理器的性能有了更上一层楼的飞跃，对此，本文提出了一种基于单片机的视力保护语音提示系统设计。 本设计选用以AT89C51单片机为最小系统；所包含的模块分别有超声波模块，光强检测模块，语音模块，液晶屏模块。选用 Altium Designer软件绘制系统原理图和PCB图和使用Keil4编程软件编写代码。经过对硬件和软件的反复调试，系统可以正常运行，超声波测得所需距离，光强检测模块检测到光线强弱，单片机先接收到这些模块传输的信息，然后反馈给语音模块和液晶屏，提醒用户，基本达到了保护视力的作用。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题的选题背景 1
1.2 国内外发展状况 1
1.3课题研究的发展趋势 2
1.4 课题主要研究的内容 2
第二章 系统总体方案设计 3
2.1 系统概述 3
2.2 系统总体框图和主要功能 3
第三章 系统硬件设计 4
3.1 硬件模块设计 4
3.1.1 AT89C51简介 4
3.1.2 超声波模块电路设计 5
3.1.3 语音模块电路设计 6
3.1.4 光强检测模块电路设计 7
3.1.5 液晶显示模块电路设计 9
3.2 系统硬件搭建 10
第四章 开发系统软件设计 12
4.1开发系统软件简介 12
4.1.1 Altium Designer简介 12
4.1.2 系统开发环境介绍 13
4.2 系统软件程序流程图 14
4.2.1 系统软件总程序流程图 14
4.2.2 系统部分子程序流程图 14
第五章 系统调试 16
5.1 各模块调试过程 16
5.1.1 超声波模块调试过程 16
5.1.2 光强检测模块调试过程 16
5.1.3 语音模块调试过程 17
5.2 系统调试结果及问题
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
分析 17
5.2.1 系统调试结果显示图 17
5.2.2系统调试结果 17
5.2.3 系统结果分析 18
结束语 19
致 谢 20
主要参考文献 21
附录A 23
第一章 绪论
课题的选题背景
随着经济的飞速发展，我国各方面也有了质的飞跃，尤其是单片机技术的发展，相较四十年前，单片机早已褪去了神秘的面纱，应用在方方面面，如电脑、冰箱、汽车、电视、航天飞的安机等，它的安全、稳定、经济、高效等优点很是突出。
然而，电视、网络等的普遍，使得未成年人的近视率逐年增加。根据调查显示，我国的人口近视率为33.5%，大约是世界平均水平23%的1.46倍，据调查显示，日本的近视率为世界第一，而我国近视率也紧跟其后，位居第二位，我国近视人数每年都有新增，该数值大约为6.1%。学生近视率更高达51%至61%。根据相关调查显示，我国小学生近视率约为28.2%、初中生近视率约为60.1%、高中生近视率约为84.9%。最近，某高校在金鹰广场开展问卷调查活动，在收回来的两千多分问卷中可以看出，“写字看书姿势不正确的”占了大部分比例，高达53.10%，其次是“看书写作的时间太长”。由此总结，我省学生近视状况十分严重，而看书写作的时间太长，写字看书姿势不正确和在过强或过弱光线下学习是导致学生近视的主要原因。
1.2 国内外发展状况
1992年，我国成立了全国防近视专家指导小组，防近视产品开始有质的变化，由单一的近视产品到多元的，由简单的近视产品到复杂的，由科技含量低的近视产品到科技含量高的产品。基于此，我们的科学研究者们进行了一系列研究，研发了几百多种产品，给防近视工作带来了无限的希望。
目前，我国国内很多电子公司都有自己公司生产的视力保护仪。例如学生1.5视力保护器，俗称坐视宝，是由新疆乌鲁木齐市旭之龙科技公司生产的一款视力保护仪，深圳市华恒电子有限公司生产的坐姿矫正器，还有电子平衡式防瞌睡报警器，背背佳，iPosture姿势矫正器，Visomate（威士美）视力保护器等等。
国外也有很多学者机构热衷于对视力保护的研究，但是他们侧重方向和国内的有所不同，他们主要研究的是近视原因。美国某大学博士何于光先生表示，多吃新鲜蔬菜和鱼有益于视力保护，可以使得近视率有所下降。他们更加偏重饮食的合理搭配，认为通过这些行为并且同时在平时的工作学习上注意正确的学习习惯，可以对保护视力起到事半功倍的效果。
综上研究可知，国内外生产的视力保护器功能比较单一，对使用环境和人群存在着较大的局限性，而且和现代人的审美观有很大出入。而不能很好地满足广大使用者的需求。
1.3课题研究的发展趋势
我国是拥有着十四亿人口的人口大国，而近视人口就大约占33%，所以视力保护器的研究在我国有着格外的意义，它的未来也值得关注。如今国内外市场对视力保护仪的需求很大，而视力保护仪才刚进过萌芽期，存在很多的不足，同时也意味着该行业隐藏着很大的发展空间，国内外已经有很多公司在此方面做了不懈的研究。现在市面上的产品比较单一，有较多的局限，如何将单片机，语音，光线和超声波运用到视力保护系统上，并且由超声波测得用户眼睛与桌面的距离值和反馈到单片机上，语音报警功能等等，为进一步设计视力保护语音提示器提供了有效的信息依据和发展方向。
1.4 课题主要研究的内容
本课题的研究内容主要基于AT89C51的视力保护语音提示系统。通过学习该系统的工作原理和、并设计将其实现。该系统的核心处理器采用AT89C51，模块主要有超声波模块，光强检测模块，语音报警模块等，以windows8操作系统为操作平台实现相应代码的编写，从而实现相应的功能。在硬件设计中，基于单片机的视力保护语音提示系统，通过AT89C51单片机对接收到的信号进行分析和输出，再由语音模块进行信号输出。经多次实际操作可知，该视力保护仪能达到预设目标，而且稳定性良好，操作方便，但也有不足之处难于一开始把握好，比如说一开始的方案设计构思时没有考虑到选用数字式的光强检测电路比模拟式的光强检测电路更方便，而且采集到的数值更准确。具体步骤如下：
(1)根据毕设任务书制定好计划和确定需要解决的问题，搜集相关资料，初步学习了解视力保护系统和设计，准备好做毕设可能需要的所有东西。
(2)了解视力保护器的现状和未来发展状况，先确定几个方案，经过综合对比筛选出最终方案，使用AD画图软件绘制原理图及PCB图，制作电路板，准备硬件的搭建。
(3)选用性价比较高的AT89C51单片机作为主控芯片，搭建最小系统，依次搭建好超声波检测模块，光强检测模块，语音报警模块，液晶显示模块等，最后连接整个系统。
(4)绘制总程序流程图和各模块子程序流程图，使用Keil4软件对各模块进行代码编写，烧写程序。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题的选题背景 1
1.2 国内外发展状况 1
1.3课题研究的发展趋势 2
1.4 课题主要研究的内容 2
第二章 系统总体方案设计 3
2.1 系统概述 3
2.2 系统总体框图和主要功能 3
第三章 系统硬件设计 4
3.1 硬件模块设计 4
3.1.1 AT89C51简介 4
3.1.2 超声波模块电路设计 5
3.1.3 语音模块电路设计 6
3.1.4 光强检测模块电路设计 7
3.1.5 液晶显示模块电路设计 9
3.2 系统硬件搭建 10
第四章 开发系统软件设计 12
4.1开发系统软件简介 12
4.1.1 Altium Designer简介 12
4.1.2 系统开发环境介绍 13
4.2 系统软件程序流程图 14
4.2.1 系统软件总程序流程图 14
4.2.2 系统部分子程序流程图 14
第五章 系统调试 16
5.1 各模块调试过程 16
5.1.1 超声波模块调试过程 16
5.1.2 光强检测模块调试过程 16
5.1.3 语音模块调试过程 17
5.2 系统调试结果及问题
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
分析 17
5.2.1 系统调试结果显示图 17
5.2.2系统调试结果 17
5.2.3 系统结果分析 18
结束语 19
致 谢 20
主要参考文献 21
附录A 23
第一章 绪论
课题的选题背景
随着经济的飞速发展，我国各方面也有了质的飞跃，尤其是单片机技术的发展，相较四十年前，单片机早已褪去了神秘的面纱，应用在方方面面，如电脑、冰箱、汽车、电视、航天飞的安机等，它的安全、稳定、经济、高效等优点很是突出。
然而，电视、网络等的普遍，使得未成年人的近视率逐年增加。根据调查显示，我国的人口近视率为33.5%，大约是世界平均水平23%的1.46倍，据调查显示，日本的近视率为世界第一，而我国近视率也紧跟其后，位居第二位，我国近视人数每年都有新增，该数值大约为6.1%。学生近视率更高达51%至61%。根据相关调查显示，我国小学生近视率约为28.2%、初中生近视率约为60.1%、高中生近视率约为84.9%。最近，某高校在金鹰广场开展问卷调查活动，在收回来的两千多分问卷中可以看出，“写字看书姿势不正确的”占了大部分比例，高达53.10%，其次是“看书写作的时间太长”。由此总结，我省学生近视状况十分严重，而看书写作的时间太长，写字看书姿势不正确和在过强或过弱光线下学习是导致学生近视的主要原因。
1.2 国内外发展状况
1992年，我国成立了全国防近视专家指导小组，防近视产品开始有质的变化，由单一的近视产品到多元的，由简单的近视产品到复杂的，由科技含量低的近视产品到科技含量高的产品。基于此，我们的科学研究者们进行了一系列研究，研发了几百多种产品，给防近视工作带来了无限的希望。
目前，我国国内很多电子公司都有自己公司生产的视力保护仪。例如学生1.5视力保护器，俗称坐视宝，是由新疆乌鲁木齐市旭之龙科技公司生产的一款视力保护仪，深圳市华恒电子有限公司生产的坐姿矫正器，还有电子平衡式防瞌睡报警器，背背佳，iPosture姿势矫正器，Visomate（威士美）视力保护器等等。
国外也有很多学者机构热衷于对视力保护的研究，但是他们侧重方向和国内的有所不同，他们主要研究的是近视原因。美国某大学博士何于光先生表示，多吃新鲜蔬菜和鱼有益于视力保护，可以使得近视率有所下降。他们更加偏重饮食的合理搭配，认为通过这些行为并且同时在平时的工作学习上注意正确的学习习惯，可以对保护视力起到事半功倍的效果。
综上研究可知，国内外生产的视力保护器功能比较单一，对使用环境和人群存在着较大的局限性，而且和现代人的审美观有很大出入。而不能很好地满足广大使用者的需求。
1.3课题研究的发展趋势
我国是拥有着十四亿人口的人口大国，而近视人口就大约占33%，所以视力保护器的研究在我国有着格外的意义，它的未来也值得关注。如今国内外市场对视力保护仪的需求很大，而视力保护仪才刚进过萌芽期，存在很多的不足，同时也意味着该行业隐藏着很大的发展空间，国内外已经有很多公司在此方面做了不懈的研究。现在市面上的产品比较单一，有较多的局限，如何将单片机，语音，光线和超声波运用到视力保护系统上，并且由超声波测得用户眼睛与桌面的距离值和反馈到单片机上，语音报警功能等等，为进一步设计视力保护语音提示器提供了有效的信息依据和发展方向。
1.4 课题主要研究的内容
本课题的研究内容主要基于AT89C51的视力保护语音提示系统。通过学习该系统的工作原理和、并设计将其实现。该系统的核心处理器采用AT89C51，模块主要有超声波模块，光强检测模块，语音报警模块等，以windows8操作系统为操作平台实现相应代码的编写，从而实现相应的功能。在硬件设计中，基于单片机的视力保护语音提示系统，通过AT89C51单片机对接收到的信号进行分析和输出，再由语音模块进行信号输出。经多次实际操作可知，该视力保护仪能达到预设目标，而且稳定性良好，操作方便，但也有不足之处难于一开始把握好，比如说一开始的方案设计构思时没有考虑到选用数字式的光强检测电路比模拟式的光强检测电路更方便，而且采集到的数值更准确。具体步骤如下：
(1)根据毕设任务书制定好计划和确定需要解决的问题，搜集相关资料，初步学习了解视力保护系统和设计，准备好做毕设可能需要的所有东西。
(2)了解视力保护器的现状和未来发展状况，先确定几个方案，经过综合对比筛选出最终方案，使用AD画图软件绘制原理图及PCB图，制作电路板，准备硬件的搭建。
(3)选用性价比较高的AT89C51单片机作为主控芯片，搭建最小系统，依次搭建好超声波检测模块，光强检测模块，语音报警模块，液晶显示模块等，最后连接整个系统。
(4)绘制总程序流程图和各模块子程序流程图，使用Keil4软件对各模块进行代码编写，烧写程序。
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