基于单片机的视力保护及身姿矫正器设计

第一篇：基于单片机的视力保护及身姿矫正器设计

摘要

近年来，我国青少年近视率大大增加。对此本文提出了一种以单片机为核心的视力保护及坐姿矫正器设计。本文利用大学三年课堂中所学习的的一些理论知识和实训课中所学到的实践能力，以STC89C52单片机为核心元器件，围绕它进行硬件电路设计和软件程序设计。

其中硬件电路有：整体电路的核心单片机最小系统电路、用来检测书写距离的红外线检测电路、用来检测学习时光线强弱的光线检测电路、用来作为显示设备的LCD1602液晶显示电路、以及用来作为提醒报警的蜂鸣器LED提醒电路。

软件程序方面，本设计主要利用单片机C语言作为软件语言，其中比较主要的有红外线模块驱动程序、定时报警程序、单片机驱动程序等。

本设计以单片机原理与接口技术、C语言程序设计、数字电子技术、模拟电子技术等课堂里的知识传感器等知识为主要理论依据，具体就多功能视力保护器的理论与硬件设计进行了研究。

关键词：单片机原理与接口技术；传感器技术；C语言程序设计；

目录

第一章 设计背景

1.1引言

1.2研究背景与意义 第二章 产品的功能

2.1、预计功能

2.2、具体设计思路 第三章 硬件设计

3.1、主电路的组成 3.2、单片机最小系统电路

3.3、红外线检测电路

3.4、光线检测电路

3.5、报警电路

3.6、其他辅助电路 第四章 软件设计

4.1、程序框图 第五章 心得体会 第六章 结论

第一章 设计背景

1.1引言

青少年时期是身体发育的重要阶段，由于青少年在看书、写字时不能持久保持正确姿势，容易造成近视、驼背等疾病，严重危害青少年的正常发育。目前很多学生由于不注意自己的坐立姿势，小小年纪就给人一种精神不振的感觉，时间长了对其自身的骨骼成长也有很大影响。据调查，现在的青少年有60% 80%都有不同程度的近视、驼背、偏肩等情况，对未来的学习、工作、生活造成很大影响。另外，成年人也需要保持正确的坐姿，以防脊椎患病。1.2研究背景与意义

通过对现有产品的调查，市场上的视力坐姿矫正器主要机械平衡式坐姿矫正器，列如电子平衡式防瞌睡报警器、背背佳、利资坐姿乔正器、支架式坐姿矫正器等等。这些产品主要是通过力的作用，将身资强行纠正。因此自身存在着很大的局限性。例如，对身体有很大的负担，会造成呼吸不畅，身体紧绷长时间得不到放松等等。而且还会让人产生厌倦的心理，一旦不使用，读书学习的姿势又会变得原来那样，不能让人养成一个良好的学习习惯。

而本产品能够随时提醒读写者，端正坐姿，挺直腰背，养成良好的读写习惯，提高学习效率，有效防止驼背、脊椎弯曲以及近视等身理疾病，有效的保护学生 的身心健康。

第二章、产品的功能

2.1、预计功能

本产品叫做视力保护及身姿矫正器，它主要的功能就是保护使用者的视力和纠正使用者不正确的学习姿势，帮助学生做到国家教委规定：学生在读写时，应在合适的亮度下，眼离读物一尺，身离书桌一拳。保护青少年的身心健康。

采用AT89C52单片机控制。P3.7口输出大约38KHz的脉冲信号，驱动红外发光管LED1。接收管PTR1是一体化的红外接收头。安装时让红外发光管和接收头构成反射式传感器。当学生的坐姿不正确，即头离书本太近时，LED1发出的38KHZ红外光被学生的头部或脸部反射回来，照到PTR1上。由于接收头的中心频率是38KHZ，所以接收头输出低电平，将单片机的P1.3脚拉低。经内部程序判断后在单片机的P3.4口输出100ms的高电平，驱动蜂鸣器发声，提醒学生改正坐姿。2.2、具体设计

（1）当使用者脸部与桌面之间的距离小于30CM时,电路将发出声音提示；（2）当读写环境光线照度不足时,电路将发出声音提示；

（3）当使用时间达到45分钟时,电路自动发出提示,提醒使用者注意休息；（4）电路测光报警的灵敏度可调；

（5）电路可靠,做出实物能够实现相应的功能。

第三章、硬件设计

3.1、主电路的组成

其中硬件电路有，整体电路的核心单片机最小系统电路、用来检测书写距离的红外线检测电路、用来检测学习时光线强弱的光敏检测电路、以及用来作为提醒报警的蜂鸣器LED提醒电路,还有给电路供电的电源电路。

3.2、单片机最小系统电路

单片机最小系统是整个设计的核心，可称之为大脑，或者心脏，其中又细分为单片机、复位电路、晶振电路。

本产品使用的是STC89C52单片机，这款单片机有4组32个io口，一个8位数据总线接口，一个串口，一个外部中断输入，功能上完全满足本产品的设计要求，并且价格较低，通用性强。

复位电路使用的是手动按键复位，由一个按键和一个10uf的电解电容及一个10k的色环电阻并联接到单片机的RST脚上。用来使电路恢复到起始状态。

晶振电路，由一个12.000hz的晶体振荡器，两个20pf的瓷片电容组成，与单片机的XTAL1、XTAL2两个引脚连接。用来给单片机提供稳定的时钟信号，使单片机的每一条指令都能够严格按照机器周期来执行。

图3-1 单片机最小系统电路

3.3、红外线检测电路

本产品的超声波检测电路主要由一个红外线测距模块构成。单片机控制电路的调制信号输出端与发射接收电路的第一三极管(Ql)连接，第一三极管(Ql)驱动红外线发射管(Dl)发射出红外光波；光电二极管(D2)接收红外线发射管(Dl)发射的红外光波并产生震荡电流，震荡电流经过第二三极管(Q2)的放大反馈至单片机控制电路信号端；单片机控制电路的输出端与提示电路的第三三极管(Q3)连接，输出高电平信号与报警器连接，驱动报警器发出提示信号。3.4、光线检测电路

光线检测电路由光敏电阻，2k色环电阻和JR42AH型AD转换芯片组成。光敏电阻将检测到的光线强弱的模拟量经芯片CH0脚输入芯片，通过AD转换芯片的处理变成数字量，再通过芯片CLK、DO、DI三个引脚将信息传送到单片机P15、P16两个引脚当中。当光线发生变化时，光敏电阻的阻值也就不同，然后分得的电压也不同。经过AD采集后就可以得到各种光照强度下的电压值。从而设定出理想的光线强度报警值。

图3-2 光线检测电路

3.6、报警电路

报警电路由一个8550三极管，两个2k色环电阻，一个发光二极管，一个蜂 鸣器组成。当光线或超声波检测异常时，发出警报。当P13脚发生变化时，报警电路发生反应。

图3-3报警电路

3.7、其他辅助电路

由一个塔式开关和一个电源接口组成电源电路，由三个独立按键组成控制电路

图3-4其他辅助电路

第四章、软件设计

4.1、程序框图

本设计采用c语言编写。c语言是一种计算机程序设计语言。它既有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。它可以作为系统设计语言，编写工作系统应用程序，也可以作为应用程序设计语言，编写不依赖计算机硬件的应用程序。本产品主要程序都是利用C语言编写。主要有：红外线模块驱动程序、AD转换程序、定时报警程序、按键程序，延时程序等。详细程序见附录。第五章心得体会

经过一周的单片机课程设计，经历了很多也学会了很多。刚开始实在不知道从何下手，通过认真查阅资料，整个设计就开始有了头绪。

首先，对要设计的系统有个整体的思路，接下来画流程图这样可以对系统有个总体的认识，画完流程图就到了编写程序，在编写程序的时候才发现自己对C语言还需要进一步的学习和巩固，经过反复的修改终于踏入了第三步，画硬件的外部接线图，在画图的时候必须了解AT89C52芯片中各如个引脚的功能，学会怎 么样去使用AT89C52这个可编程并行接口芯片，怎样去锁存地址等等。在上学期理论学习的基础上，又下了一次苦功夫，对如何设计一个系统有了进一步的了解，巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。认识了Proteus单片机仿真软件，并能用它仿真出正确的结果。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

此次的设计，其实也是我们所学知识的一次综合运用，让我深深的认识到了学习单片机要有一定的基础，要有电子技术方面的数字电路和模拟电路等方面的理论基础，特别是数字电路；也要有编程语言的汇编语言或C语言。要想成为单片机高手，我们首先要学好汇编语言，然后转入C语言学习，所以我们不能学到后面就忘了前面的知识，更应该将所学的知识紧紧的结合在一起，综合运用。

单片机作为我们的主要专业课之一，虽然在大三开学初我对这门课并没有什么兴趣，觉得那些程序枯燥乏味，但在这次课程设计后我发现自己在一点一滴的努力中对单片机的兴趣也在逐渐增加。现在想来，觉得学校安排的课程设计有着它更深层的意义——通过课程设计让我们综合了学过的理论知识来运用到设计和创新之中，增强了自己的动手和实践能力，提高了自己独立思考的能力，为将来继续学习和工作打下了基础

尽管我们在课堂学到的内容很有限，但在以后的学习中单片机还需要好好的深入研究和学习，学好了单片机也就多了一项生存的本钱。最后感谢老师对我们的精心指导和帮助，感谢同学们对我的帮助。

本次毕业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。本系统开发空间大，使用灵活，便于用户扩展功能。当然，由于时间关系，本次设计的系统也有某些不太完善的地方，有待进一步改善。参考文献

[1]曹天汉《单片机原理与接口技术》电子工业出版社33-35 [2]唐文彦《传感器》机械工业出版社45-47 [3张金锋金欢阳名《传感器及其应用》西安电子科技大学出版社32-35 [4]吴金戌沈庆阳《8051单片机实践与应用》清华大学出版社48-49 [5]王东峰《单片机C语言应用100例》电子工业出版社78-80 [6]谭浩强《C语言程序设计》清华大学出版社137-139

第二篇：保护学生视力制度

綦江县杨地湾学校保护学生视力制度

一、坚持做好眼保健操，注意穴位正确，用力适度，每天上下午各安排做一次眼保健操。

二、保护视力，教育学生养成良好的用眼卫生习惯。

1、看书写字姿势端正，做到眼离书本一尺，眼离课桌上拳，指离笔尖一寸；

2、连续看书一小时后，要休息片刻或向远处眺望一会儿；

3、不要在光线暗淡和直射的阳光下看书、写字。

4、不要躺着、走路、乘车看书、写字，不看字体太小或印刷不清楚的书报。

三、坚持做到学生每周调换座位一次，预防斜视。

綦江县杨地湾学校 二○○二年五月

第三篇：保护儿童和青少年视力

保护儿童和青少年视力

1.家长应定期检测儿童的视力。

如视力下降、儿童必须戴矫正眼镜，配戴的眼镜一定要由专门眼科医师决定配方，不能借别人的眼镜戴；高度近视的人要避免参加各种激烈运动，以预防视网膜脱离等严重后果。

2．指导儿童从小培养良好的用眼习惯，自觉地注意用眼卫生。

儿童的时间不宜过长并要保持一定的距离。一般在连续看电视半小时后应休息5～10分钟。眼睛与电视屏面的位置，应比儿童的眼睛稍低一些。其距离一般应是屏面对角线的5～7倍。室内要保持一定的照度以免产生眩目。看完电视后，可以做些轻松的全身活动或眼保健操。同时看电视的时间不宜过长。

3．加强全身锻炼、注意适当的营养。

提倡让儿童多参加户外活动和游戏，多接触日光。生活要有规律，早睡早起，保证足够的睡眠和适当的休息，休息时应做眼保健操，提高身体素质。

摄取适当的营养，避免和暴饮暴食。饮食上多吃一些含有维生素A、B、C、D和钙质食品，如动物肝脏、豆类、奶类、蛋类、鱼虾、柿子、胡萝卜、蔬菜及粗粮等食品

第四篇：学校保护学生视力工作制度

学校保护学生视力工作制度

一、学校要有防近工作领导小组，定期召开会议，解决存在的问题，并把防近工作做为评先进集体、优秀教师、三好学生条件之一；

二、学校每学期的家长会要有关于防近工作的相关内容；

三、每学期初、学期末要进行视力检查统计，并及时向领导汇报学生视力变化情况；

四、班主任要掌握学生视力动态，把防近的重点对象通知家长，并得到家长的配合；

五、卫生室要做到视力分档防治，有计划采取综合措施，使新发病例得到控制；

六、任课教师要指导学生做到“三个一”(眼离书本一尺远，胸离桌缘一拳远，手离笔尖一寸远)

七、保证眼保健操时间，任课教师要指导学生做好眼保健操，做到“姿势端正，穴位准确”。培养学生养成良好用眼卫生习惯；

八、学生看电视每周不超过二次，每次不超过50分钟，电视与眼距离要超过2米远；

九、保证学生课间有十分钟休息时间，学生课间休息时应当走出教室进行课外活动。进行远眺或凝视，使眼内肌肉放松和休息；

十、对于能认真组织学生并保证做操质量的教师期末给予奖励。在停电时要由当堂任课教师指导，卫生员领做。抽查时有二次以上未按要求做操的，期末评估降一等。

第五篇：保护学生视力大家谈

保护学生视力大家谈

近年来中小学生群体中的“小眼镜”越来越多了，作为一名老师您有没有碰到过这种场景：“老师，我看不清，能往前坐坐吗？”“老师!看不见！”“老师，麻烦您给孩子调调位，孩子看不清，太影响学习效率了！” 诸如此类的问题相信您肯定遇到过不少，不难发现，学生视力下降影响我们的正常教学进程，打断我们的授课思路，因此带来的调位、成绩下降等问题更成了家长关注的焦点，作为一名普通教师我就自己在学生爱眼护眼的工作中总结的几点经验与大家交流，不妥之处望各位批评指正，不胜感激！

首先，学校是教育人得地方教师是一线的教育工作者，爱眼护眼从宣传教育开始。中小学生往往对视力健康重视不足，个别学生甚至认为戴上眼镜是一种美，故意把眼睛弄成近视去配眼镜却不知后果的严重。作为教师我们应尽量利用课间、主题班会、体育与健康课等对学生进行教育。多列举身边活生生的例子结合知识点对学生进行宣传，引起学生的重视，使学生学会爱眼护眼的有效方法，并提高眼保健操的质量加强监督的力度。其次，家校联合共同保证孩子拥有一双明亮的眼睛。教师应主动与家长进行交流，对家长进行宣传保护视力的重要性和方法，使家长为学生创造良好的学习条件，改进家庭的采光和照明，督促学生遵守合理的生活制度。

再次，注意班级的采光及板书的工整，改进教学方法、减轻学生学习负担，切实控制学生学习时间。每日学习时间（包括自习）与课外活动小学生不超过６小时，中学生不超过７小时，大学生不超过８小时。适当控制学生课外作业的分量，保证学生课间休息，督促学生参加课间活动，不任意延长上课时间或用各种方式变相占用学生课间休息。提醒学生认真上

好体育课，坚持开展课外体育活动，积极施行《国家体育锻炼标准》，做好广播体操，保证每日一小时的体育锻炼，对体弱学生也要组织开展适宜的体育活动，提高学生的整体体质。

关注学生健康，保护好每一位学生的心灵之窗，不应是一句空话一纸空文或是流于形式，也许一句简单的提醒，一个小小的故事，一个关心的电话就能减少很多“小眼镜”的出现，让我们与孩子的距离更近，让我们的教学更清晰，工作更轻松。

济南市青龙街小学

王萍

2012年7月