多功能视力保护仪的设计

孙佰顺++武传佳++陈旭东

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.14.176

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%。针对以上问题，设计了一款多功能视力保护仪，来缓解这种情况的继续发生，其主要功能包括红外测距、光线感知和系统定时。其中红外测距与光线感知模块由相应的传感器构成，系统定时由所选单片机完成。此设计是为帮助使用者维持正确的学习姿势与选择合适的灯光条件，如果被检测的内容与设置值不符，电路将有相应的声光提示，提醒使用者注意用眼卫生。

关键词：红外 光线 视力保护

中图分类号：A61 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）05（b）-0176-02

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STC89C51、LM393、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，单片机调用相應的程序，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。

程序的模块化提高了程序的可读性与可移植性，同时也易于程序的后期调试和维护。整个软件设计由报警模块、显示模块、按键模块构成。主程序通过调用这些模块即可实现视力保护。程序流程是根据程序设计的思路绘制的图形，好的程序流程图可以很好地诠释设计的整个过程。该设计主程序的是完成单片机各端口工作方式的设置、系统的初始化、设定系统报警范围、完成对距离与光线数据的处理、显示及驱动蜂鸣器实现报警等。主程序流程图如图2所示。

单片机完成加载程序并正常运行，对时间、光照强度、距离进行测量，然后根据测量结果做出相应的指令，发出报警信号。在整个电路的总体设计中，当电路系统开始工作后，首先对电路中的各个值进行初始化设置。随后对学习环境的光照强度的大小进行判定，光线与设定值相比较，过强或者过弱时，电路将会有声光提示。如果达到给定初始值设置标准，电路将对定时系统进行判定，如果系统运行时间达到初始设置值45 min时，则报警，若未达到，电路将继续工作，直到达到初始标准。通过红外光电传感器完成学习者与书本或电脑的距离测量，如果测得距离小于25 cm，则报警，若测得距离大于25 cm，则返回重新进行光照强度的判定。当检测到电路按键再次按下时，新一轮的工作流程开始，如此往复，完成整个设计的所有功能。因为程序流程图无法体现“同时”的概念，所以对电路中测距、感光、定时等的判定排列没有固定的顺序。

3 结语

该文设计了一套多功能的视力保护仪，该保护仪以单片机为控制核心，通过红外检测电路实时检测学习人员与书本的距离，利用设计光敏检测电路检测学习环境的灯光的强弱，使用按键电路设置学习时间，并通过报警电路对学习时间、灯光强弱、书本距离超标进行实时报警。该设计的程序设计采用模块化程序设计，把整个系统分成几个功能模块进行编程，使得程序整体结构明确，思路清晰。通过各种性能测试与总体调试，基本符合最初设计的标准，实现了红外测距、光线感知和系统定时等功能，并通过灯光闪烁与蜂鸣器报警提醒使用者，使其注意用眼卫生。本设计不仅可以有效防止青少年近视，也可为后期开发出更高质量的视力保护仪器提供可靠和有效的信息依据与数据源。

参考文献

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