多功能视力保护器CAD课程设计
基于STC89C52的多功能视力保护器设计
电子技术• Electronic Technology120 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering【关键词】单片机 超声波 视力保护1 引言由于学习压力以及视屏终端逐渐进入我们的日常生活中，造成视力下降出现低龄化趋势。
目前，青少年视力低下已成为了国内外共同关注问题。
资料显示，我国小学生视力低下率为26.96%，初中生为53.43%，高中生为72.8%，大学生为77.95%。
其中大多数学生和家长缺乏视力保护基本知识。
根据国家有关规定：学生在读书写字时，环境的亮度要适当，眼离书本要保持一尺远的距离，身离书桌要保持一拳远的距离。
但实际中，这些往往都被忽视。
因此，有必要设计一款多功能视力保护器进行防范。
从而纠正人们读写时的不良姿势与习惯。
避免给人们的身心带来伤害。
尤其对学生群体而言。
综上所述，该系统将实现以下功能：当学生头部与桌面的距离小于规定距离时,电路将发出警报，学生要及时纠正坐姿。
当前读写环境光线亮度不足时,电路将发出警报，提示学生要改变当前光线强度。
当使用时间达到规定时间时,电路将发出警报,提醒学生注意休息。
并且该电路测光报警的灵敏度可调。
做出实物功能基本可以实现。
2 系统总体结构设计本系统采用的核心控制单元是STC89C52单片机,通过光敏电阻采集光线信号，通过AD 将光线强度等级化，通过设置报警等级来确定光照不足时报警，通过超声波测距传感器基于STC89C52的多功能视力保护器设计文/赵颖 何英昊测出使用者头部到桌面距离，当小于规定距离时发出警报。
利用单片机内部定时器计时功能，当使用时间达到规定时间时，电路发出警报,提醒使用者注意用眼。
系统总体设计框图如图1所示。
3 系统硬件部分设计3.1 光照强度检测模块光照强度检测采用光敏电阻，当光线发生变化时，光敏电阻阻值也随之改变，分得的电压也随之不同。
通过AD 采集后便得到不同光照强度下的电压值，从而设定出适当的光线强度报警值。
基于单片机的多功能视力保护仪设计
• 156•针对青少年在看书学习时存在的不良习惯，设计一种以STC89C52单片机为控制核心，具检测、测距、测温、参数设置、报警等多种功能的视力保护仪。
若光强在设置范围外、实测距离低于设置值或达到设置学习时间时，进行报警提示，及时纠正坐姿及进行视力保护。
本文详细介绍了设计方案、硬件设计及软件设计方法，并通过Proteus 与Keil 软件的仿真调试分析及系统的实物调试分析，表明系统达到设计要求。
随着社会的进步，青少年也越来越重视学习，学习的时间也不断增加。
但由于不规范的坐姿，长时间的用眼，光线条件不佳等因素，也导致了青少年的近视率越来越高。
如何规范青少年的学习姿势,保护视力，降低近视的发生率，已经成为亟待解决的问题。
本设计从青少年在学习中保护视力的角度出发，设计出一款具有感光检测、测距、测温、参数设置、报警提示等多种功能的视力保护仪，能实时监测使用者在看书学习的状态。
若出现坐姿不正，光线过暗或过亮，或看书时间过长等情况，立即进行报警提示，从而起到保护使用者视力的作用，此外还可具有显示环境温度等附加功能。
1 方案设计及硬件设计1.1 方案设计根据设计要求，得到系统原理框图如图1所示。
系统以ST-C89C52单片机为核心，整个系统主要由单片机最小系统、光线传感器电路、A/D 转换器电路、超声波测距电路、测温电路、参数设置电路、液晶显示屏、报警电路等构成。
软件部分采用C 语言模块化设计，系统采用循环检测模式来对光线强度、人脸部与桌面的距离、学习时间、环境温度等进行显示及报警提醒。
图1 系统原理框图1.2 光线强度检测电路设计本系统的光线强度采用光敏电阻来进行检测。
光敏电阻内部导电率会随光照强度而发生改变。
当光线强度变大时，导电率也随之变大，使电阻值变小，输出电压也将线性增大。
本电路中，采样到的电压值u=VCC ×LDR1/(R2+LDR1),经过AD 转换器ADC0832的CH0通道进行A/D 转换，转换结果经单片机读取后得到对应的电压值并进行处理。
多功能视力保护仪的设计
工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald176社会的高速发展，使大批新兴的电子产品陆续问世，给人们生活增添便捷的同时，也带来许多负面因素。
依据国家统计局近日一项调查报告显示，我国学生视力相对低下的现状令人担忧。
小学生近视比例为35%～60%，初中生为68%，重点高中生为92%左右，在校大学生视力合格者更少。
最新调查报告显示，现在全世界近视人群中，中国占首位，而且每年都在增加。
现在国内外都在致力于视力保护仪的研究，但更多的是侧重原因的研究，而当下没有一款真正的视力保护仪器。
基于此，才产生要设计这款多功能视力保护仪的想法，使得学生在平时的学习中养成良好的学习习惯，减少近视的发病率。
1 硬件设计本设计的硬件电路主要包括S TC89C51、L M 393、红外光电传感器、蜂鸣器。
外围电路包括光电检测电路、测距电路、显示电路、报警电路等。
各个电路系统相互协作，共同构成完成视力保护的功能。
本文设计的多功能视力保护仪，只需单片机发送和接收简单控制信号即可完成相应的功能。
在设计中运用按键接低电平有效的方式，当按下按键时，相当于对单片机输入一个低电平，然后单片机再完成对输入信号的相应处理以实现相应的功能。
对距离的测量，选择红外光电测距传感器，它是将被测量量的变化通过内部调节转换成对光信号的变化，再利用光电元件将光信号转变成电信号，采用数码管将测量的距离实时显示出来。
采用光电检测电路完成对学习环境光线强弱的测定，经三极管输出电平的高低信号发送到单片机的P2.6引脚，通过信号的处理，单片机调用相应的程序，执行一定的功能。
2 软件设计本系统的程序采用模块化设计,模块化的程序设计思想是将复杂的程序语言划分到不同的单元中，每个单元中执行不同的功能。
主程序通过调用模块来实现这个模块的功能。
DOI：10.16660/ k i.1674-098X.2017.14.176多功能视力保护仪的设计孙佰顺1 武传佳2 陈旭东2（1 吉林医药学院 吉林吉林 132013；2 吉林市中心医院 吉林吉林 132013）摘 要：近视越来越成为社会关注的话题，小学生近视眼发病率为26.96%，中学生为53.43%，高中生为72.8%，大学生为77.95%。
基于单片机的多功能视力保护器的设计
有遗传 的特 点 如果不加以预防 ，近视将成为 单 片机作为系统 的核心。 ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机的 间时 蜂鸣 器报 警 ，二 极 管连 续 发光 提 醒。其
一 种世代 遗传的疾病。同时 ，眼镜也会成为人 特 点是 高效、低 功耗、超强抗干扰 ，其指令代 中 ．光 线亮度的上下限 ，报警距 离 ，定时时间
们 在日常生活中的重要负担 ，在生活中给人们 码 完全 兼容传统 ８０５１。可 以根 据需要选择 １２ 可 以自行设置。
带来很多不便。
时钟 ／机器周期或。
本次 丕存在不足 ，根据视力保护器的
本 论文 的 研究 目标是 开发 与设 计一 个 以 ２．２超声波测距报 警电路
现状 ，目前的视力保护器无法 防止学生侧身趴
（３）光 照强度检测模块 ：本模块采 用光 特点是简洁紧凑 ，可 读性好 ，灵活方便 。
当光线过 明或者过暗，眼睛与书本 的距离过 敏电阻来检 测光照强度 ，再 通过 ＡＤＣ０８３２将
程 序开 始 后 ，先初 始 Ｉ／Ｏ 口 ，此 时 使用
低，学习时间过长时，蜂鸣器实现报警，从『ｆＩｊ 达到保护青少年 视力的作用。
过 上下 限 ，如果 是 ，则 报警 ，如 果不 是 ，检 测实际距离是 否小于报警距离 ，如果小于 报警 距离 ，则报警。检测学 习时间是否超过定 时时
刖 茜
２．硬件设计
间 ，如果超过 ，则报警。
近 视对 人的影 响不 止 在专业 报考 上 的限 ２．１ ＳＴＣ８９Ｃ５２单 片机
４．结 论
的距离过低 ，学习时空气 中发射超声 波时开 始 【参 考文献】
甚 具体工作 内容包括 ：当使用者的眼睛到写
字台的距离低于设定值 会发 出声 光报警 ．提
一种实用多功能视力保护器的设计
图 １㊀
硬件设计 系统核心为 ＳＴＣ８９Ｃ５１ 单片机， 该产品价格低廉、 功能高、 性价比高。显示系统是用工业字符型液晶 １６０２ＬＣＤ 显示屏。蜂鸣器一共有两种， 一种是以压电蜂鸣片发声的压电式蜂鸣器， 一种是以振动膜片发 声的电磁式蜂鸣器， 本设计报警电路采用电磁式蜂鸣器。光敏电阻又叫做光导管， 在外界光照的作用下产 生载流子来发生导电现象， 在外加电场的影响下做漂移运动， 电子向电源的正方向流动， 空穴向电源的负 方向流动， 让光敏电阻的阻值下降。光敏电阻和 ＪＲ４２ＡＨ 型 ＡＤ 转换芯片和其他元件构成的光敏电阻检 测电路。芯片 ＣＨ０ 脚的作用是把光敏电阻将检测到的光线强弱的模拟量输入到芯片里， 经过 ＡＤ 转换芯 片的整理成为数字量， 让后由芯片 ＣＬＫ、 ＤＯ、 ＤＩ 三个引脚把信息输送给单片机 Ｐ１５ 、 Ｐ１６ 两个引脚。测距 电路是利用 ＨＣ－ＳＲ０４ 超声波模块来实现对距离的检测。ＨＣ－ＳＲ０４ 超声波模块可提供 ２ｃｍ－２５０ｃｍ 的非 接触式距离感测功能， 测距精度可高达 ３ｍｍ。超声波属于声速， 温度会影响它的传播， 利用温度传感器在 测量完环境温度而得到的超声波声速是比较准确的， 所以在设计中加入了 ＤＳ１８Ｂ２０ 温度传感器。 ２． ２㊀ 软件设计 ２． ２． １㊀ 软件系统选择 对单片机系统来说， 怎样分配单片机系统里的有限硬件资源， 怎样利用程序设计语言， 来控制单片机 外围设备， 使这些外围设备能够进行所期望的操作是最重要的。模块化程序设计是程序设计技术最好用 的一种实现算法， 它可以把长的程序分解为多个功能独立的程序模块， 各个程序模块分别进行设计、 编制 和调试。利用程序的模块化设计方法， 有利于程序代码优化， 提高程序的可读性， 便于功能扩充和版本升 级。软件设计是在系统硬件设计的基础上， 采用模块化的编程思想， 保证系统功能， 实现系统的可靠运行。 软件设计可以让单片机的程序运行并且根据测量得到的距离、 时间、 光感强度的数据来对使用者发出不同 的警报信号。 ２． ２． ２㊀ 软件系统流程 当系统开始工作后， 第一步是进行初始化； 第二步是进行光照强度的判定， 如果不符合设定值， 则发起 警报， 若符合光感强度设定， 则进行下一步； 第三步对测得的实际距离部分进行判定， 如果测得距离小于设 定值， 则发生报警， 若测得距离大于设定值， 则进行下一步； 第四步对定时部分进行判定， 如果定时时间达 到设定值， 则发起报警， 如果定时时间未达到设定值， 则进行下一步； 第五步返回重新进行光照强度的判 定。因为流程图无法体现“ 同时” 的概念， 所以对测距、 感光、 定时三项判定的排列没有固定的顺序。系统 的软件总流程图如图 ２ 所示。
视力提醒保护器课程设计
《“真实的学习”-视力保护提醒器》课程设计一、设计目的为满足学生全面发展的个性需求，将学生引向深度学习，以学习方式的变革促进学生实践能力和创新精神的发展。
让同学们在真实的学习情境中，学习解决真实世界的问题，在完成真实世界任务的同时习得知识、获得技能，提升能力，丰富交往。
二、课程简介在学习过程中，学生长时间在暗光下用眼会对视力造成很大影响。
一种能够提示学生保护视力的装置在学生生活学习中就尤为重要。
本次项目作业主题基于我校七年级开展的创客课程——《趣味电路》，融合美术，3D打印、物理课程，将实际生活需要搬进课堂，制作自己喜欢样式的视力提醒器。
三、课程设计思路整个课程分为三个阶段：知识准备，项目实施和小组展示分享。
第一阶段：知识准备，制作小组分工方案。
以小组为单位学习相关趣味电路、物理知识，自制自动小夜灯。
第二阶段：项目实施。
依托美术、3D打印社团，学生设计视力提醒器外观。
利用3D软件，制作外观模型。
第三阶段：小组展示分享。
依据学生3D软件设计出的外观模型，学生自己动手制作手工模型。
教师依照小组进行激励打分，最后分组展示。
第一阶段：我校七年级学生课下确定小组分工方案第一阶段：小组分工方案学生趣味电路练习模型第一阶段：学生以小组为单位认真学习电子电路基本知识第一阶段：学生利用物理基本知识设计的自动小夜灯第二阶段：学生利用美术知识设计的视力保护提醒器外观以及利用3D 建模软件设计的海绵宝宝立体模型第二阶段：学生利用美术知识设计的“星辰”视力保护提醒器外观以及利用3D 建模软件设计的“星辰”立体模型第三阶段：教师划分小组，激励监督各小组设计进展第三阶段：小组为单位制作视力提醒器外观第三阶段：学生制作出的个性化提醒器外观及介绍第三阶段：经过老师筛选，学生们自己层层评比，评选出最佳团队奖小组 第三阶段：经过老师筛选，学生们自己层层评比，评选出最佳设计小组和最佳口才小组。
基于单片机的多功能视力保护仪的设计
设计总说明科技进步使得电子产品种类以及使用范围增加、课业负担加重、户外运动减少，种种因素使得我国青少年普遍存在用眼过度、用眼疲劳等问题，使得青少年近视率逐年上升。
视力下降不仅对青少年的日常生活有影响，甚至会影响其身心健康，给青少年的生长发育带来负面影响。
日益严重的青少年视力问题是值得我们关注的。
而青少年保护自我视力意识较薄弱，自制力较差，所以需要一款人性化多功能外部设备来帮助青少年培养其拥有科学的用眼方法，保护青少年的视力不受损害。
在对视力保护仪设计的过程中，主要通过单片机进行相应的设计，选择其作为系统的主控模块，并采用光敏传感、超声波测距技术以及单片机内部定时器可实现测距、测光、计时等功能，同时增设温度传感模块将温度影响声波速度引起的距离测量误差考虑在其中。
软件设计部分主要利用C语言来进行编程，并且可以在线修改各个参数初始值来满足使用者不同需求。
通过使用LCD1602液晶显示屏将检测到的数值实时显示在屏幕上，使用者可以直观的看到其与视力保护仪距离、当前环境光照强度与温度以及剩余学习时间，可以在青少年学习时及时帮助纠正其不良学习习惯，防止用眼疲劳，保护青少年视力。
STC89C52单片机是一种高性能微处理器，速度快、集成化、稳定性高、安全性能好，具有很强的扩展性，可以通过科学的算法来实现强大的数据处理功能，并且能够在线编程，提高设备的智能化。
本次设计选取其为主控制模块，与其他模块相连，利用其强大的数据处理功能处理来自其他模块的信号，保证系统正常运行。
对于超声波测距技术而言，其主要通过超声波传递的特性，进而得知其传播的速度，当超声波在空气中传递时，碰到障碍物会出现反射，因此，通过超声波传递的时间以及超声波反射传递的时间，两者结合便能够计算出实际距离值。
具有非接触式距离感测、指向性性强、能量消耗缓慢等特点，在利用传感器技术和自动控制技术相结合的测距方案中得到普遍使用。
本次设计中超声波测距模块可以实时检测使用者头部与书桌距离，距离过近时报警电路则发出声光报警，及时纠正使用者的不良学习坐姿，保护其视力的同时对使用者的驼背预防也有一定作用。
超声波多功能视力保护器的设计
超 声波 多功 能视 力保 护器 的设计
任 雨 竹
摘
西安外事学院工学院 要： 在生活节奏紧凑 的时代 ， 近视高发， 需要一种能有效提醒用眼时间， 与书本和 屏幕保持一定距离 的视力保护器， 预防近视 ， 保护视力。以单片
机为核心 ， 采用超声波发射接收器为主要组成部分进行头部与书本或屏幕之间的距离测量 ； 实现 定时 ； 通过蜂鸣器对过近的距离进行报警提醒 ， 实现对视 力的保护 。不仅精度高 ， 成本低 ， 性能稳定。而且非接触式测量， 环境方式灵活等一系列优 点。
关键宇 ： 超 声波测距 ， 非接触 ， 单片机 ， 定时 ， 提醒
１ ． 视力保护器设计框图 本设计 的基 本电路框图如下 图所 示，由 ５ １ 单 片机发出 ４ ０ ｋ ｈ ｚ的方波 信号 ， 放大 电路将信 号放大 ， 从超 声波发射端 发射信 号， 遇到 阅读面 后返 回， 由接 收器接 收， 再经过放 大电路放大 ， 传回单片机 启动 中断程序 ， 得到 超声波传输时间 ｔ ， 进而 由片 内程序计算得到距离并 由显示 电路显示 出来 。 使用方式可为耳挂式 。 ２ ． 视力保护器设计 参数 １ ） 使用 者与书本的距离不得 小于 ３ ０ ｅ ｍ（ ＋ ／ － ３ ｃ ｍ） ， 小于这个距 离将会报
．
２ ） 使用者 与 电子显 示屏幕 的距离 ， 这个距 离不得 小于 ５ ０ ｃ ｍ（ ＋ ／ 一 ５ ｅ ｍ） ，
小于这个距离将会报警 。
３ １ 设计可调 定时器 （ ３ ０ ～ ６ ０ ｍ ｉ ｎ ） 限制 次连续 看书或 者看 电子屏幕 的
时间 。
３ ． 设计原理 ： 声音 的频率是发 出声音 的物体每秒钟振动 的周期次数 ， 单 位是赫兹（ ｔ ｔ ｚ ） 。 人类 耳朵能听到 的声波频率为 ２ ０ Ｈ ｚ ～ ２ ０ ０ ０ ０ Ｈｚ 。 当声波的振动 频率小于 ２ ０ Ｈ ｚ 或大于 ２ ０ Ｋ Ｈ ｚ 时， 我们便昕不见 了。 因此 ， 把频率高于 ２ ０ ０ ０ ０ 赫兹的声波称为“ 超声波 ” 。超声波测距的方法有很多。有相位检测法、 声波 值检测法和渡越时间法等等。相位检测法具有精度 高的优点， 但是测量 的范 围有限； 声波检测法使用起来不稳定， 易受到反射波的影响， 造成误差 ； 而渡 越时间法测量距离相对较稳定， 计算距离方法简单， 因此被大量使用 。 ４ ． 实现 方案： 渡越时间法 ： 检测从超 声波发射器发 出超 声波 ， 经过气体 介质传播 ， 碰到 目标距离物体 反射 ， 再传播到接 收器 的时间， 即为渡越 时间 ｔ 。得到时 间后利用下面 的公式计算 出测量的距离 Ｌ ＝ Ｏ ． ５ ｖ ， 其 中 ｖ为超 声波 的传播速度 ， 而 传 播 速 度 会 因 不 同的 温 度 而 变 化 。 视 力 保 护 器 通 常 在 室 内 使用 ， 室 内的温 度 比较稳定 ， 一般保 持在 ２ Ｏ ℃左右 ， 因此在计算 时， 速度为
多功能视力保护器
石家庄铁道大学四方学院毕业设计多功能视力保护器Multifunctional Vision Protector2012 届电气工程系专业学号学生姓名指导教师孙克军完成日期 2012年 5 月 15 日毕业设计开题报告摘要目前，青少年视力低下已成为国内外共同关心的问题。
资料显示，我国小学生视力低下率为26.96%，初中生53.43%，高中生72.8%，大学生77.95%。
特别是调查显示50%以上的学生及家长缺乏视力保健最基本的科普知识，不懂得不提前预防和及时治疗近视的危害性，因而有41.6%视力低下的学生并未采取任何矫正措施，又缺专业机构的治疗。
基于以上原因，本论文提出了多功能视力保护器的设计思路。
多功能视力保护器主要包含测距、感光和定时三大功能。
其中测距和感光模块由相应功能的传感器构成，能实现对使用者距离与周围光线强弱的检测和报警功能。
定时模块由AT89S52单片机运行程序构成，能实现对学习时间进行定时并通过报警来提示时间已到的功能。
总体上讲，本设计的这三个功能能同时生效，并通过报警灯闪烁和蜂鸣器报警的方式提醒使用者注意用眼卫生。
关键词：传感器测距定时AbstractAt present, the teenagers low vision has become a common concern at home and abroad and public health problems.Data shows that Chinese pupils poor eyesight rate was 26.96%, 53.43% in junior high school students, high school students 72.8%, 77.95% of college students.Especially investigation shows that more than 50% of the students and parents lack of vision care the most basic science knowledge, don't know not to prevent and timely treatment of myopia in advance of the hazards, and so there is 41.6% of the poor eyesight students did not take any corrective measures, and lack of professional institutions treatment.Based on the above reasons, this paper presents the design idea of multi-function vision protector.Multifunctional vision protector, mainly includes ranging, photographic and regular 3 big functions. One ranging and photographic module by corresponding function of sensors, which can realize the distance to the user and ambient light of the strength of the detection and alarm function.Timing by AT89S52 microcontroller running the program module, which can realize the time to learn and through the alarm to timing tips the function of the time has come. In general, the design of the three function can also go into effect, and through the alarm lights flashing and the way to warn users buzzer alarm attention with the eye health.Keywords:Sensor Ranging Timing目录第1章绪论 ................................................................ - 1 - 1.1 课题的选题背景 ........................................................ - 1 - 1.2 国内外发展现状 ........................................................ - 1 - 1.3 本论文主要研究内容.................................................... - 2 - 1.3.1 主要内容 .......................................................... - 2 - 1.3.2 基本要求 .......................................................... - 2 - 第2章多功能视力保护器总系统设计........................................... - 3 - 2.1 多功能视力保护器整体设计方案.......................................... - 3 - 2.2 系统总框图 ........................................................... - 3 - 2.3 单片机的选择 .......................................................... - 3 - 2.4 传感器的选择 .......................................................... - 4 - 2.5 编程语言的选择 ........................................................ - 4 - 第3章多功能视力保护器硬件设计............................................. - 5 - 3.1 AT89S52单片机........................................................ - 5 - 3.2 传感器 ............................................................... - 7 - 3.2.1 超声波测距模块.................................................... - 7 - 3.2.2 光照检测模块..................................................... - 12 - 3.3 电源模块 ............................................................ - 12 - 3.4 报警模块 ............................................................ - 13 - 3.5 振荡电路 ............................................................ - 14 - 3.6 复位电路 ............................................................ - 14 - 3.7 数码管显示 .......................................................... - 15 - 第4章系统软件设计 ........................................................ - 16 - 4.1 Keil C51软件平台.................................................... - 16 - 4.2 程序的模块化划分..................................................... - 17 - 4.3 子模块设计 .......................................................... - 18 - 4.3.1 超声波测距模块................................................... - 18 - 4.3.2 定时模块 ......................................................... - 19 - 4.3.3 外部中断 ......................................................... - 21 - 第5章结论及展望 .......................................................... - 23 - 参考文献 ................................................................... - 24 - 致谢 ....................................................................... - 25 - 附录 ....................................................................... - 26 - 附录A 外文资料翻译...................................................... - 26 -附录B 原理图............................................................ - 46 - 附录C 程序.............................................................. - 47 -第1章绪论1.1 课题的选题背景当前由于环境变化、电视、网络的高速发展等诸多因素，使得青少年长时间不卫生、超负荷用眼，造成了青少年近视疾病的大量发生。
多功能超声波视力保护系统设计
多功能超声波视力保护系统设计李书婷【摘要】At present, a large part of domestic students are myopia, especially middle school students accounted for more than 70％, and the community appears more than a single vision protection,can only unilaterally control the reader's eyes to the distance of the book,aspects of the full range of protection of vision. In response to this problem, we designed a new type of vision protection,from reader to reading distance,light and time three aspects,a comprehensive protection of the reader's eyes. The use of single-chip control ranging,light and time of the three parts, each part complement each other,from different aspects to achieve the effect of protecting eyesight,so that the eyesight of high school students no longer suffer from myopia,early removal of glasses.%目前国内学生有很大一部分都是近视眼,尤其是中学生占到了70％以上,而社会上出现的视力保护器都比较单一,只能单方面地控制读者眼睛到读物的距离,并不能从各个方面全方位的保护视力.该文设计制作了一款新型的视力保护器,它从读者到读物的距离、光线和时间3个方面,全面地保护读者眼晴.利用单片机控制测距、光线和时间3个部分,每个部分相辅相成,从不同方面达到了保护视力的效果,使中学生的视力不再受近视眼的困扰,早日摘掉眼镜.【期刊名称】《自动化与仪表》【年(卷),期】2019(034)001【总页数】5页(P104-108)【关键词】多功能;超声波;视力保护【作者】李书婷【作者单位】商洛学院电子信息与电气工程学院, 商洛 726000【正文语种】中文【中图分类】TP216我国在1992年专门成立了近视眼专家小组，各种预防近视眼的产品层出不穷，从简单到复杂、由单一到多元、科技也经历了一个由低到高的历程。
多功能视力保护器设计
题目：多功能视力保护器设计英文题目：Design of the Multifunctional Eyesight Protection作者声明本人以信誉郑重声明：所呈交的学位毕业设计（论文），是本人在指导教师指导下由本人独立撰写完成的，没有剽窃、抄袭、造假等违反道德、学术规范和其他侵权行为。
文中引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，不包含他人成果及为获得东华理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
对本设计（论文）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本毕业设计（论文）引起的法律结果完全由本人承担。
本毕业设计（论文）成果归东华理工大学所有。
特此声明。
毕业设计（论文）作者（签字）：签字日期：年月日本人声明：该学位论文是本人指导学生完成的研究成果，已经审阅过论文的全部内容，并能够保证题目、关键词、摘要部分中英文内容的一致性和准确性。
学位论文指导教师签名：年月日东华理工大学毕业设计（论文）摘要摘要近年来在我国近视眼发病率越来越高，尤其是青少年的视力低下的情况越来越严重。
据调查，我国青少年近视发病率高达至50%到60%。
而导致青少年近视近视的主要原因就在于看书写字的姿势不正确并且过长时间的写字阅读，所以设计一台方便的视力保护仪是很重要的。
本文是运用了超声波传感器的多功能视力保护仪。
以STC12C5A60S2型单片机的硬件电路设计和软件设计为核心，实现高精度，低成本的视力保护仪的硬件电路，其中硬件电路包括光强报警电路及定时报警电路等。
并且通过软件设计来实现所有需要的功能，其中软件包括显示测距，距离报警，光强报警，定时报警等的程序设计。
现如今各种各样的以单片机控制应用系统的设计正在引起学者们的注意。
本文详细探讨了利用模电、数电、单片机这些课内专业知识来实现单片机的定时功能和程序语言实现定时的方法，以及系统主要硬件组成部分及其作用，并给出了完整的系统软件流程图和程序设计、部分子程序流程图和程序设计。
基于单片机的多功能视力保护器设计
基于单片机的多功能视力保护器设计作者：赵晖来源：《电子技术与软件工程》2018年第22期摘要眼睛是人心灵的窗户，现在信息网络技术的发展，手机成了人们的必备之物，青少年不良的习惯导致现在视力问题严重。
越来越多的视力保护产品得到了研发，其中基于单片机的新型视力保护装置，为视力保护产生了积极的作用。
本文分析一种基于单片机的多功能视力保护器的设计。
【关键词】单片机多功能视力保护器设计青少年的视力保护一直都是学校、老师、社会所关注的问题，而且视力问题严重，特别是近视的现象严重，很多学生在小学就开始戴起了眼镜。
如今越来越多的公司都在研发保护视力的相关产品，也有一部分产品进入了人们的生活，比如电脑护眼仪，眼保姆，以及护眼灯和坐姿矫正器等产品。
但是功能单一，并不能满足需求，所以提出了单片机的多功能视力保护器。
1 什么是单片机多功能视力保护器？单片机，单片微型计算机，是一种嵌入式微控制器，由运算器，控制器，存储器，输入输出设备等构成，相当于一个微型的计算机。
多功能的视力保护器，这是一种新型的基于单片机的实力保护装置，功能全，装置受到广大欢迎，对于装置的底座，在底部设有缓冲垫，而且底座上固定有外支撑柱，在外支撑柱的内壁上滑动连接有内支撑柱，同时都是属于中空结构，在柱内设有伸缩点机。
这样的装置无论是从外形还是保护的性能都满足了需求，它的外形比较小巧，方便携带，同时实现不同的保护，可以根据自身的实际情况调制到合适的保护，而且这种多功能的保护器，设有红外发射装置、红外接收装置、计时装置和单片机配合测量精准且反应迅速，它的实用性强，比起原有的一些视力保护产品更加设计人性化，功能更加全面，满足不同状态下的使用，可通过按键和显示屏的提示自主设置防近视距离。
2 多功能视力保护器的设计根据上述内容的分析，可见基于单片机的视力保护器有着避免长期读书写作而发生的近视、驼背、斜视以及颈椎等疾病的发生，采用科学手段来防范和避免因不良习惯带来的身体伤害，特别是眼睛的保护。
多功能视力保护器
多功能视力保护器电子与信息工程学院电子信息工程专业118552016007 张开盛指导教师吴桔生【摘要】现在这个社会近视的人越来越多了。
所以设计一个视力保护器是非常重要的。
本次毕业设计主要从单片机的知识层面出发，我把所学的课堂上所学到的理论知识运用到本次的毕业设计中，通过软件上不断的调试后，在硬件方面主要实现人在使用视力保护器的时候，脸部与桌面在距离50cm的时候，当下学习环境的亮度低于30%的时候，学习时间超过45min时，蜂鸣器皆会发出提醒。
关键词：单片机；硬件；视力保护11、绪论1.1课题背景现在这个社会是学生学习的压力越来越大。
在2016年09月时，某省关于青少年心理健康宣传月活动取得圆满成功，在本活动期间，有很多心理咨询专家在对大中小学生进行义务咨询时发现，有大概25%学生在与人沟通时表现出尴尬困难，近50%中小学生学习压力大。
想必大家都知道，现在很多工作均有明确的视力要求，而一旦近视，花再多的钱医治也不可能恢复原来的视力。
所以有一个好视力是多么的重要。
当今的中小学生作业繁多，学习压力巨大。
就保护孩子视力而言，拥有一个好的视力保护器是多么重要。
在整个大环境里，无论在哪里，青少年视力低下的现象都受到密切关注。
根据相关研究表明，我国小学生视力低下率为26%，初中生53%，高中生72%，大学生77%。
在这个调查中发现，更令人不可思议的是调查显示大部分的家长及学生本人在视力保护方面健最基本的知识都不了解，根本不懂得自己离近视越来越近。
因此绝大部分近视的学生不懂得如何保护自己的眼睛，更不要说有专业机构的治疗。
本次设计目的就是想通过用非医药的手段，在孩子们学习的时候，养成一个好的学习习惯，在根源上有效杜绝近视给人们身体带来的不好影响。
为了避免因长期使用不正确的读写姿势而导致近视问题。
本次的设计出发点很符合当下的趋势,从人们读写习惯出发,给出一个好的学习环境以及正确的坐姿，防止给人们的身心带来风险。
多功能学生视力保护仪毕业设计(答辩ppt)
设计 构思
测距部分
超声波发送 器
超声波接收 器 数据存储器
时钟定时
STC 15 单片机
驱动电路
语音播放 音 乐 提 醒 部 分
眼睛保 健操播放
发光二极 管
LCD显示 学习时间 检测时钟电路源自按键控制模块功能介绍
时钟由DS1302时钟模块产生，通 过信号处理送给LCD液晶显示。此 部分还接有按键，通过按键即可对 时间和闹钟进行调整。
现有的产品只是侧重视力保护 的一方面，功能比较单一不能 从多个角度保护使用者的视力。
传统的视力保护仪达不到个性化需 求，甚至会引起孩子的抵触心理， 故不能很好的从兴趣上激发孩子去 自觉保护自己的眼睛
作品背景
好学生多功能 视力保护仪
自动检测看书距离 个性化语音提醒 万年历显示及定时闹钟功能 学习时间定时及 眼睛保健操播放功能
模块功能介绍
自动检测看书距离，当使用 者脸部与桌面或电脑等之间 的距离小于设定距离时（距 离可以自由调整）,电路将报 警信号传给语音模块发出个 性化语音提示；
模块功能介绍
播放个性化语音，当接收到 超声波发来的距离报警信号， 及休息时间及闹钟时间到时， 语音提醒使用者。并能够自 动播放眼睛保健操，可以起 到激发孩子保护眼睛的兴趣
好学生多功能视力 保护仪设计
学校：山东xx大学 演讲者：xxx
作品背景
我国青少年近视率居世界之首
而写字看书姿势不正确和看书 写作业的时间太长是导致中小 学生近视的主要原因，大多数 孩子喜欢趴在桌子上写字造成 含胸驼背，视力衰退。
视力保护装置 不断发展
孩子家长越来越渴望能够 帮助孩子健康学习的设计
市场上真正的多功能视力保护 器几乎没有。
“多功能视力保护器”电路
电子课程设计报告书班级：姓名：指导老师：设计课题：多功能视力保护器第五小组目录1、内容简介………………………………………………… 2页2、前言……………………………………………………… 3-4页3、多功能视力保护器电路原理图分析………………… 5-7页4、多功能视力保护器组成部分及部件分析…………… 8-12页5、安装调试…………………………………………… 12-13页6、心得体会………………………………………………… 14页7、参考文献……………………………………………… 15页内容简介“多功能视力保护器报告书”是根据“数字电子课程设计任务书”设计编写的，它具有阅读或书写的距离采用超声波自检方式的特点。
在各部分电路原理分析中来了解数字集成电路的工作原理、熟悉各种不同类型的逻辑电路的逻辑关系，熟悉集成电路的不同类型芯片及有关电子元件的使用为目的，强调视力保护器的多功能，突出视力保护器的“监测”和“报警”，讲述了它的电路原理：防近视测光器电路由光敏传感器、电子报警集成电路等几部分组成。
本报告主要内容包括：光电转换器、比较器、显示器、定时器、报警器等五大部分。
本报告适于作为数字电子课程设计使用，也可供多功能视力保护器的介绍说明书。
前言我国是学生近视发生率较高的国家之一，根据国家教育部和卫生部的调查显示，我国小学生近视率为57%、高中生近视率接近80%，大学生的近视率为74%，近视患者以每年6%的速度递增。
用眼习惯不良，读写姿势不正确和光度不符合标准是学生近视率高发的主要原因，眼睛过于靠近桌面，视觉长期疲劳，引起眼轴长度改变，造成近视。
因此保护学生视力，防治近视不仅是医学科学工作者，教育工作者的重要工作内容与研发课题，更是学生家长切实关注的大事。
根据这一情况，我们应用所学数字电子设计了————多功能视力保护器。
“多功能视力保护器”是数字电子课程设计的主要内容；本报告充分体现了多功能视力保护器对视力保护的特点，保证正常学习、工作的情况下起到保护视力的作用，重点突出了该保护器的自动“监测”和“报警”功能，该保护器全部采用CMOS电路设计，电路简单、合理、功耗低、实测静态电流不大于8Ma,由四节5号电池供电，一般可用一学期，我们把它分为五大部分，分别按电路原理、元件选择、安装调试等几方面一一分析介绍，主要强调了这种视力保护器具有的功能和特点：阅读书写的距离采用超声波反射自检方式，当使用者的脸部距离写字台小于35cm时，“距离”灯闪亮，同时有急促的“嘀、嘀、嘀”断续报警声发出，提醒使用者及时调整座姿，还有学习环境光线自动检测，当光线照度低度低于国家教委规定的100LX时，“光线”灯闪亮，同时发出报警声，提醒使用者打开台灯或暂停工作，当学习时间达到45分钟时，“定时”灯闪亮，同时发出报警声，提醒使用者休息片刻，有了该保护器保护视力，我们的眼睛在工作或学习当中能得到合理的调解和休息，减少了视疲劳，从而视力得到了保护，相应的工作和学习还有我们的健康也得到了保障。
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2016 ~ 2017 学年第2 学期
《电子线路CAD实训》课程设计报告
题目：多功能视力保护器
专业：电子信息工程
班级：电子信息工程2班
姓名：
指导教师：
电气工程学院
2017 年5 月22 日
第1页
一、任务书
第2页
摘要
目前，青少年视力低下，已成为国内外共同关心的公共卫生问题。
调查显示学生及家长缺乏视力保健最基本的科普知识，不懂得“近视与盲只差一步”的危害性，有41.6%视力低下的学生并未采取正确的矫正措施，又缺专业机构的治疗。
因此我们进行了多功能视力保护器的研究设计。
通过创造健康的读写环境和科学方式，避免因长期读写（包括看书、写字、用电脑、看电视等）而导致的近视、驼背、脊柱侧弯、斜视、颈椎病等疾病的发生和发展，用非医药的手段，防范和解除因不良的写作习惯给人们带来的伤害。
本设计主要实现测距报警、测光报警以及定时报警功能。
利用超声波发射接收器、NE555、光敏电阻等元件组合成电路，来实现上述功能。
通过超声波接收头对接收的超声波信号进行调制输出，所采用的是纯硬件电路，且分别对超声波接收与发射、NE555及光敏电阻的特性及各个功能进行分析，通过这些元件的组合来实现设计所需的报警功能。
该视力保护器实用、方便、功耗低、易于维护，并且具有保护使用者视力、预防近视的功能。
关键词：视力保护器；多功能；超声波；光敏电阻。
目录
摘要 (1)
第一章引言 (3)
1.1 选题的背景 (3)
1.2 视力保护器的现状 (3)
第二章设计的目的及要求 (4)
1.1 设计的目的 (4)
1.2设计的要求 (4)
第三章电路设计分析 (5)
3.1电路原理框图 (5)
3.2电路设计原理图 (5)
第四章电路总设计 (6)
4.1自制元件Bell (6)
4.2电路原理图 (7)
参考文献 (9)
总结 (10)
三、指导记录（包括合作讨论情况） (11)
第一章引言
1.1 选题的背景
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，花再多的钱医治也不可能恢复原有的视力。
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。
目前，青少年视力低下，已成为国内外共同关心的公共卫生问题。
调查显示学生及家长缺乏视力保健最基本的科普知识，不懂得“近视与盲只差一步”的危害性，有41.6%视力低下的学生并未采取正确的矫正措施，又缺专业机构的治疗。
因此我们进行了多功能视力保护器的研究设计。
通过创造健康的读写环境和科学方式，避免因长期读写（包括看书、写字、用电脑、看电视等）而导致的近视、驼背、脊柱侧弯、斜视、颈椎病等疾病的发生和发展，用非医药的手段，防范和解除因不良的写作习惯给人们带来的伤害。
1.2 视力保护器的现状
现在国内外已经有许多电子公司都有自己公司生产的视力保护器。
国内这方面的研究现状为：在国内生产的视力保护器，又称坐视宝，它能有效的对使用者的坐姿不当进行语音提示。
还有国内一些厂家生产的坐姿矫正器，可以纠正看书，写字的不良坐姿。
总体来看，国内生产的视力保护器功能特点比较单一，与人们的个性化需求尚有很大的差距，故不能很好的满足广大使用者的需求。
国外也致力于对保护视力的研究，但是他们更侧重于对近视原因的研究。
美国德克萨斯大学西南医药学中心何于光表示，吃鱼和新鲜蔬菜能够保护视力，降低发生近视的概率，他们认为通过合理的饮食营养搭配，以及正确的学习习惯，对视力的保护能起到事半功倍的作用。
研究表明，市场上真正的多功能视力保护器几乎没有，现有的产品只是侧重视力保护的方面，功能比较单一，不能从多个角度保护使用者的视力。
第二章设计的目的及要求
1.1 设计的目的
a.培养学生团队合作精神
b.通过查阅手册和有关文献资料培养独立分析和解决实际问题的能力。
c.通过实际电路方案的分析比较、设计计算、元件选取等环节，掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。
d.掌握protel dxp原理图的设计方法，掌握PCB板图的设计。
e.综合应用课程中学到的理论知识去独立完成一个设计任务。
f.培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。
1.2设计的要求
a.设计硬件电路的protel原理图，确定各电路模块的主要参数。
b.按照要求绘制protel PCB板图。
c.校验实验报告。
d.制作出70mm×90mm的电路板，单双面布线，线宽为20mil，安全距离为10mil，布局合理，符合电气规则。
第三章电路设计分析
3.1电路原理框图
视力保护器由测光电路、显示电路、报警电路、定时电路4个部分组成，如图1所示
图 1 电路原理框图
3.2电路设计原理图
图 2电路设计原理图
本电路主要包含：该电路包括3个振荡器：（即超声波发射振荡器、报警声振荡器和定时用振荡器）、一个超声波接收放大器、一个光控电路和各功能的控制与指示灯电路。
第四章电路总设计
4.1自制元件Bell
4.2电路原理图
4.3制作符合要求的PCB板
4.4将电路原理图导入PCB板，得到PCB图
参考文献
1、齐跃峰. 电子线路CAD. 西安电子科技大学出版社, 2008
2、潘永雄.电子线路CAD实用教程（第三版）.西安电子科技大学出版社,2007
3、及力. Protel 99 SE原理图与PCB设计教程.电子工业出版社,2004
4、曾峰.印刷电路板（PCB）设计与制作.电子工业出版社，2003
5、关健、张晓娟.电子CAD.电子工业出版社，2003
总结
本次CAD课程设计设计硬件上完成了多功能视力保护器的设计，并在此平台上进行软件设计，经过测试，基本满足设计目标，可以完成各项基本功能。
在系统的开发过程中遇到不少困难，整个过程当中严格按照“发现问题——分析问题——解决问题”的思想解决问题，经过长时间认真刻苦调试和老师、同学的帮助，一一得到解决。
通过本次设计，我在接受新知识的能力、自学能力上得到了很好的锻炼，为即将踏上工作岗位奠定了良好的基础。
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： (1)超声波测距的使用，有时会出现大的干扰； (2)定时功能有些单一，目前只能实现一通电就自动开始计时。
以上问题有待进一步改善，例如定时功能，更好的设计应该能实现随时定时与自定义定时时间。
相信通过我的进一步学习，最终会找到完美的解决方案。
三、指导记录（包括合作讨论情况）
1.如何建立自己的原理图文件？
首先执行菜单命令“File\Schematic Library”，建立新原理图库元件项目，然后执行“File\Save as”命令，选择合适的路径保存项目。
单击Library Editor标签，打开原理图元件编辑器，可以看到在Components栏中系统已经建立了一个名为“Component-1”的元件。
2.如何使用PCB向导来创建PCB？
在打开的protel工程下，打开File面板，在File面板中选择New from template栏中的PCB Board Wizard选项，在单击Next按钮，系统将进入PCB 度量单位选择对话框，在这里可以选择度量单位英制或米制，选好后，单击Next 按钮，向导将弹出PCB尺寸形状设置窗口，这里选择Custom选项，在单击Next 按钮，进入用户自定义参数设置窗口，设好后将弹出PCB层数设置窗口，这里信号层和电源层皆为两层，在出现过孔选择窗口，这里选择通孔，进入布线参数选择窗口，设好后进入导线和过孔尺寸设置窗口，之后点击Next按钮，再点击Finish按钮就可。
四、答辩记录及评分表
第15页。