基于MSP430单片机的智能视力保护仪的设计

2017-04-25王启强刘文彬东南大学成贤学院

数码世界 2017年4期

王启强刘文彬东南大学成贤学院

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本设计是基于msp430单片机设计的一款具有多功能的视力保护仪，微处理器对距离、光强度、温度、时间等数据进行采集与处理，实现多传感器数据融合，以达到对视力的最大保护。本设计的主控芯片采用具有超低功耗的msp430f169单片机，节约能源，系统稳定，工作可靠，使用良好。

保护视力 msp430单片机传感器数据融合

据调查，我国儿童和青少年近视发生率呈上升趋势。其实大多数人还是由于近距离用眼时间过长，用眼环境光线不良等问题造成的。市场上也出现各式各样的视力保护装置，如背背佳，坐姿矫正器等，都有点强制性，影响活动自由。所以我们以人为本，设计了本设备智能提醒，通过人的主动调整，纠正坐姿，合理用眼，养成良好的学习习惯，从而达到保护视力的目的。

1 系统总体设计

本系统主要由msp430f169单片机主控模块、人体红外模块、超声波测距模块、光线检测模块、智能提醒模块、环境温度监测模块、TFT显示屏模块、电源模块等组成。本系统可通过电池独立供电，方便使用。系统整体结构图如图1所示。

图1 系统整体结构图

2 硬件部分设计

本系统采用的是MSP430f169单片机——美国德州仪器公司设计的具有超低功耗的16位精简指令集单片机，此芯片片上资源丰富，且具有超低功耗的特点。被广泛应用于生产生活中，6000万个msp430微处理器才相当于一个100瓦灯泡的功耗。

系统通过人体红外模块可以检测当前是否有人在学习，有人在系统前则自动开机工作，当人离开后系统进入休眠模式即超低功耗模式下进行待机。通过超声波传感器可以实时检测用户与书本的距离，当用户眼睛到书本的距离低于设定值时进行提醒。让用户主动改变坐姿，从而达到保护视力的目的。用户也可自行调节超声波传感器角度及距离阈值，以适应不同的用户。因为超声波测距会受到温度的影响，系统通过把温度数据与超声波测量进行融合，从而使测距更为准确。光敏传感器可以检测当前环境光强度，当环境光线过暗时自动打开LED灯进行补光，当光线过强时则提醒用户注意调整。时钟模块主要是用来记录用户的学习时间，当用户的学习时间超过45分钟时，系统将进行提醒用户长时间的学习应注意休息，从而达到保护视力的目的。系统还会自动将个时段的学习数据存储到SD卡中，通过显示屏及按键可以实现人机交互，可实时查看当前学习的相关数据，也可以查看近期学习的历史数据。

3 软件部分设计

系统程序属于单线程运行，主要有main函数、超声波测距函数、人体红外函数、时钟函数、温度采集函数及显示函数。系统开始运行后首先进行相关参数的初始化设置，然后首先运行人体红外部分的子程序，判断是否有人，无人则进入休眠，有人则进行测距、光线及温度检测、计时并显示，当有指标不符合时进行提醒。系统程序流程图如图2所示。