邵阳学院 胡恩赐 许建明 李 忠



基于单片机的视力保护装置设计

邵阳学院 胡恩赐 许建明 李 忠

【摘要】本文是基于微控制器的多功能视力保护装置设计。介绍视力保护装置的硬件电路设计和软件设计分析，硬件由超声波距离传感器、光强度传感器和报警电路组成。当用户眼睛离桌面距离过小，单片机会启动报警电路提醒；如环境光照过暗也会自动报警，提醒用户光照强度不够对视力有影响；用户学习时间大于一定时间，会有语音提醒注意休息，各种控制动作都是有利于保护用户的视力。由于电路简单、程序效率高，经测试本设计的视力保护装置具有较好的市场前景和推广价值。

【关键词】视力保护；单片机；超声波

1　系统工作原理

本系统由单片机主控模块、超声波测距模块、光强检测模块、报警模块、电源模块等组成。可以采集通过光敏传感器的光强度信号，光信号的强度信号通过A/D转换电路送入主控模块进行处理，根据实际需要将光强度分成几级，不同强弱光设定不同的报警等级，使蜂鸣器发声报警。也可以通过超声波测距传感器进行测量桌面和用户眼睛之间的距离，当距离低于设定报警距离时，单片机控制蜂鸣器报警。作息时间报警采用单片机内部的定时器进行定时，当用户学习达到40-60分钟时，单片机控制语音提示，提醒用户已长时间学习应注意休息。该系统的电路框图如图1所示。

图1　系统原理框图

2　硬件系统设计

2.1主控制器模块

由于系统采用传感器自动检测和报警，具有一定的智能功能，选用常规的模拟和数字电路实现，电路复杂，性能也很难达到要求。而单片机是作为智能控制场合首选的控制器，本设计选用STC89C52单片机作为控制核心，具有处理速度快和电路设计简单等特点，充分发挥了单片机的智能控制优势。

2.2光强度检测模块

光强度检测其实就是光电转换，将光照强度转换成电压或电流大小，再经过A/D转换和处理电路送入单片机。根据系统的要求和节约成本，本系统采用光敏电阻来完成光照强度的检测。光敏电阻的工作原理是利用半导体材料的光敏特性，当有光照时电子能量激发成为自由电子，表现出亮电阻。光照强度越大，自由电子数量越多，所以表现出电阻变小。当光照强度变弱时，光敏电阻表现出电阻大，将电源电压经普通电阻和光敏电阻分压，可以实现光照强度到电信号的转换，然后经过A/D转换器ADC0832芯片直接得到数字信号，送入单片机进行分析和处理。仿真电路采用滑动变阻器替代光敏电阻，电路如图2所示。

图2　光强度检测模块电路

2.3超声波模块

本设计采用超声波传感器来检测距离，当测量桌面和用户眼睛距离小于20CM，单片机控制报警电路进行报警，提示坐姿不正确，完成自动检测和报警。采用超声波传感器具有在体积、重量上具有一定优势，而且使用方便。特别是具有很高的性价比，有利于视力保护装置的普及，也能够很好地满足本系统的需要。

3　软件设计

本系统程序由光照强度检测模块子程序、定时子程序、超声波测距模块子程序及报警子程序等组成。结合硬件电路的功能实现，经过仿真和测试完全达到了视力保护装置的各项指标。

4　结束语

本文设计了基于单片机的视力保护装置系统方案，可以实现学习坐姿不正确提醒，光线不足提醒等功能，具有电路简单、成本低廉、性能好等优点，具有较好应用和推广价值。

参考文献

［1］江世明，许建明，朱群峰，申寿云.单片机原理及应用［M］.上海：上海交通大学出版社，2013.

［2］韩克，薛迎霄.单片机应用技术［M］.北京：电子工业出版社，2013.

［3］王东锋，王会良等.单片机C语言应用100例［M］.北京：电子工业出版社，2009.

作者简介：

胡恩赐（1994—），男，湖南娄底人，大学本科，现就读于电子科学与技术专业。

通信作者：

许建明（1977—），男，湖南武冈人，硕士，副教授，主要从事电子技术研究。