黄祖凡 马斌 李洋

摘要：本文提出了一种基于单片机的多功能视力保护器。讨论了89c52型单片机的硬件电路和软件设计。并在此硬件基础上实现传感器报警电路、光线强度报警电路及定时报警电路。目前各种单片机控制的理论和实际应用系统的设计正在引起人们的广泛关注。主要为单片机的发展概况以及视力保护器的发展概况，并通过89c52单片机实现控制电路并利用c语言编程，以及利用单片机的定时功能实现定时的方法。可以知道单片机控制的原理及设计和系统主要硬件组成部分及其作用，给出了整个系统软件流程图和部分子程序流程图。

关键词：单片机；超声波；视力保护

1、引言

世纪是广大中小学生学习压力最大的时期。学生近视在我国已成为一个日益严重的社会问题。国家有关部门对许多职业均有明确的视力要求，而一旦近视，花再多的钱医治恢复原有视力的可能也微乎其微。专家认为造成学生近视的最主要原因是读写姿势不正确。国家教委规定：学生在读写时，应在一定亮度下，眼睛离读物一尺，身离书桌一拳。学习压力如此之大，学习时间如此之多，那么，有一个保护视力的装置便显得越来越重要。对此我们进行了多功能视力保护器的研究设计。

2、总体方案设计

系统采用STC89C52单片机作为多功能视力保护器的核心控制单元，本系统通过光敏电阻采集光线信号，通过AD采集光线信号的强弱，把光线强度等级化，通过设定报警等级来确定光照不足时报警。利用超声波测距传感器测出人脸部与桌面的距离，当小于30CM时发出报警声提醒。通过单片机内部定时器计时，当使用达到45分钟时电路自动发出声音提示，提醒使用者注意休息。系统采用的提示电路由三极管驱动蜂鸣器组成。系统总体的设计方框图如下图所示。

该系统中STC89C52单片机是整个系统的主控模块，系统的工作原理是：通过各种传感器对距离、光线、时间等信息进行采集，并进行初步数据处理，然后将处理好的信息传给主控模块，经主控模块对各种数据处理，并且在显示器上显示，同时进行相应操作。

3硬件电路设计

3.1电源稳压电路设计

采用3节1.5V干电池共4.5V做电源，为单片机，传感器供电。经过实验验证系统工作时，单片机、传感器的工作电压稳定能够满足系统的要求，而且电池更换方便。

3.2主控制器模块

采用STC89C52单片机作为整个系统的核心，系统采用STC89C52单片机作为多功能视力保护器的核心控制单元，充分分析我们的系统，其关键在于实现系统的自动报警与提醒，处理超声波测得的信号，以及处理光照强度信息，而在这一点上，单片机就显现出来它的优势——控制简单、方便、快捷。

3.3光照强度检测模块

采用光敏电阻。光敏电阻的工作原理是当有光线照射时，电阻内原本处于稳定状态的电子受到激发，成为自由电子，所以光线越强，产生的自由电子也就越多，电阻就会越小。光敏电阻的優点有内部的光电效应和电极无关（光电二极管才有关），即可以使用直流电源。

3.4报警提示模块

采用蜂鸣器报警。蜂鸣器，体积小，重量轻，装配简单，使用方便。

3.5坐姿检测模块

采用超声波传感器检测。通过测量人脸与桌面的距离来确定坐姿。当距离小于30CM时就提醒。超声波体积小，重量轻，使用方便。

3.6显示模块

鉴于此系统我们需要显示丰富的内容，人机界面需要友好的功能特采用LCD1602液晶进行显示而不采用显示单一的数码管。

4软件设计

该编程思路是先确定主程序，之后根据各硬件电路功能来设计子程序模块，最后再将各模块嵌入主程序中。这样编程结构简单，由于子程序模块与硬件电路一一对应，所以调试起来十分方便。本设计软件方框图如下图所示。

5结束语

本次设计硬件上完成了一个STC89C52单片机的视力保护器的设计，并在此平台上用单片机C语言进行软件设计，经过测试，基本满足设计目标，可以完成各项基本功能。系统具有很高的使用价值，很好地达到了设计的目的。

本文创新点：

发展了利用单片机设计视力保护器的思想，增加了单片机在现实生活中的应用。利用光敏电阻电路检测光照，通过超声波传感器辅助帮组学生坐直进而校正其视力，简单方便且不会产生系统稳定性方面的问题。

参考文献：

[1]家庭电子1998年合订本[J].1999.212-214

[2]康华光.电子技术基础模拟部分[M].北京：高等教育出版社，2005.1-20

[3]康华光.电子技术基础数字部分[M].北京：高等教育出版社，2005.40-60

基金项目：西北民族大学电气工程学院“双E”项目资助（项目编号：20171810）.