一款基于单片机的智能手机支架设计

王杰 杨舒寒 廖秋兰

摘要：本文阐述了一款可随时监测外界状态的智能手机支架的设计。该设计以89C52为核心，多个传感器混合，可实现手机供电，人与手机距离、手机温度、外界光强实时监测及报警等功能，系统外接的LCD还可随时修改各个参数的初值以适应不同的使用者。该设计简单实用，方便人们生活的同时也可保护手机用户的身心健康。

关键词：手机支架；单片机；传感器

一、引言

随着移动互联网进程的加快，智能手机的普及已势不可当，手机在我们现在的社会当中占据着重要的地位。作为手机的附属产品，手机支架蕴含了巨大的市场。据调查，现在手机支架越来越趋于多功能化，例如，磁吸式多功能手机支架小巧便捷，想粘哪粘哪，胶也相对稳固，在车内也比较好看，圆球可以360度旋转，所以你想怎么旋转手机都可以。多功能懒人支架无论是在办公忙碌时、休闲娱乐时，无论是在桌上、茶几、床头、还是椅子上都可以方便使用。功能的多样与完善让多功能手机支架行业前景可观。本论文主要阐述了一款可以实时监测外界环境和手机状况的智能手机支架设计，其结构简单，实用性强。

二、系统设计

该系统的核心控制单元是AT89C52，系统自带移动电源可以随时为手机供电；通过DS18b20实时监测手机及环境温度；光敏电阻采集光线信号，通过AD0832采集光线信号的强弱，把光线强度等级化，通过设定报警等级来实现报警；光线过暗时可开启背后的LED灯以保护视力；单片机内部定时器可设定学习时间，督促使用者注意休息；利用超声波测距传感器测出人脸部与手机的距离，当小于设定距离时发出报警声提醒用户以保护视力；采用ADC高性价比键盘。

2.1 硬件设计

2.1.1移动电源设计

本设计亮点之一为采用USB供电，系统内置移动电源通过稳压芯片后在给单片机和各模块持续供电的情况下还可以同时为手机充电。

2.1.2按键电路

系统采用ADC键盘来设定参数，芯片采用ADC0832。四个按键相互配合，能够方便的调试系统。电路如图1所示。

第1个键：开启定时器

第2个键：自增键

第3个键：自减键

第4个键：切换设置键（进入调试界面）

2.1.3 超声波测距模块

超声波测距的方法有多种：如往返时间检测法、相位检测法、声波幅值检测法。本设计采用往返时间检测法测距。如图2所示。考虑到温度对声波速度的影响，我们对超声波传播速度加以修正以减小误差式中T为实际温度°C。

V=331.4+0.607T （公式2-1）

由于AT89C51单片机时间分辨率不是很高（晶振频率为12MHz时，时间分辨率为1μs），加之单片机查询发射波与回波，或利用发射波与回波触发中断再通过程序启停内部定时器均需要一定的时间，所以这种类型的测距系统的误差都较大，导致其性能在某些场合下不能满足要求。因此我们引入专用的定时/计数器8254进行计时，可在很大程度上提高测距系统的准确性。8254的每个定时器都有一个控制口GATE，可利用发射波与回波直接启停该定时器，而不必把发射波与回波接至单片机，通过查询或中断再启停定时器，这样即可提高测距系统的响应速度，减少了系统自身的误差，提高准确度。

2.2系统软件设计方案

2.2.1 系统主程序流程图

系统的软件总流程图如图3所示。

程序采用模块化的设计思路，简单明了便与调试。當系统开始工作后，首先进行初始化。然后进行对距离、光照强度、手机温度、娱乐时间的判定，若超出设定值，蜂鸣器报警。若未达到，直接返回去再判定。

三、模型

整个支架（大小）采用卡通形象。其中，白色帽子为蜂鸣器报警，当手机温度过高时，会发出蜂鸣声；人物眼睛为超声波模块，可随时监测人眼到手机的距离；鼻子为光敏电阻；腰部的USB接口可提供手机供电功能；左手带有温度传感器实时监测手机温度；胸部为LCD液晶显示屏，可显示调试界面，下方的按钮可供用户随时调节。手机可任意旋转放置，为用户提供舒适的手机体验。

四、结论

该设计基于单片机及多个传感器模块，实现了一款可以实时监测外界环境和手机状况的智能手机支架设计，其结构简单，实用性强。经过测试，可实现定时、温度监测、手机供电、超声波测距、光强检测、蜂鸣器报警等功能。本系统成本低廉、开发空间大、使用灵活，用户还可更具自身需要自行拓展功能，在保护用户视力的同时督促其劳逸结合，合理安排时间。

参考文献：

[1]胡洁微，房宗良，孟艳等.基于单片机的超声波测距系统设计

[2]郭清.基于STC89C52的超声波测距防撞系统设计[J].仪表技术与传感器，

[3]张攀峰、王玉萍、张健等，带有温度补偿的超声波测距仪的设计[J].计算机测量与控制

2017年成都理工大学国家级大学生创新创业训练计划项目（项目编号201710616017