基于单片机的多功能视力保护器设计

news2024/9/21 20:53:38

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体伤害，特别是眼睛的保护。实现矫正学生坐姿，培养良好的学习习惯，保护学生的实力的目的。

2.1 当前市场视力保护产品的现状

通过市场的调查，现在市场上已有的一些视力保护产品，各方面的功能都有，有的是专门护眼的，有的是矫正坐姿的，有的也已经使用了语音提示功能。如学生 1.5 视力保护器，这一产品就对坐姿进行了有效的语音警告。但是总体来说，它们的功能都是单一的，使用并不广泛，而且不能从多个方面完成视力保护。

2.2 多功能视力保护器的系统设计

这里的基于单片机的多功能势力保护器的系统硬件设计和软件设计，以单片机为核心，又有电阻电路、光线报警和定时报警等，单片机相当于一个小型的计算机，在设计的时候利用单片机编制语言。

它的设计需满足以下要求：根据视力保护器的技术的要求去顶硬件设备，选择合适的型号；设计电路的原理图，根据电路以及芯片编写程序；利用单片机进行程序测试，完善系统程序；然后就是根据原理图来接线电路；最后进行调试。这是其系统设计的完整步骤。

2.3 多功能视力保护器的硬件设计

对于其硬件设计包括了多个方面的设计和应用，首先是要根据单片机的相关原理特点来进行设计。

（ 1 ）传感器的报警电路，学生坐姿的一个报警提示，里面有水银滚珠在传感器的低端，这样来控制学生的坐姿，比如当出现坐姿不规范，出现弯腰、趴下和后仰的行为的时候，出去传感器地步的水银滚珠就会滑动与导线连接，发生报警的声音提醒坐姿。这一传感器是贴在头部的，正确的坐姿，传感器就处于一个垂直的状态，不会发生报警声音，发生坐姿不规范的时候，才会提示，来调整坐姿达到视力保护的作用。

（ 2 ）光线的电路，也就是光线报警电路，这有两个部分组成，光敏电阻控制电路和报警电路，主要是对光线的一个控制，如果在光线较暗的情况下，就会警报提醒。

（ 3 ）电源接口，考虑到使用的广泛性，采用的是 1.5V 的电池来进行供电。

（ 4 ）按键设置，有时间的设置，开始与停止按键，能够有效的控制。

（ 5 ）声波设计，频率低，遇到障碍物会反射。

如图 1 所示的多功能视力保护器的主要功能为光强保护、光弱保护和阅读超时保护三种功能，其电路组成如图所示。电路由四 - 一二输入端或非门 CD4001 、四 - 二输入端与非门 CD4011 和四异或门 CD4070 组成。通过三只门电路中的各个门的组合，组成一个具有光强保护、光弱保护和超时阅读保护为一体的多功能视力保护器电路。