基于CPLD的智能视力保护仪的硬件实现

基于单片机的多功能视力保护器设计作者：***来源：《科技与创新》2019年第10期摘要：设计的多功能视力保护器具有的功能为当用户的脸部或者身体与桌面的距离小于等于33 cm时，保护器中蜂鸣器发出提示音;当工作或学习环境的光照度不足时，保护器也将发出测光报警提示;当工作、学习时间大于等于40 min时，保护器将提醒用户注意休息。

经过多次反复测试，保护器电路设计可靠，各项功能都可以准确实现，帮助学生达到了国家教委的要求，即学生在读写时，应在一定亮度下，眼离读物一尺，身离书桌一拳。

关键词：视力保护器;声光报警;距离检测;青少年中图分类号：TH77文献标识码：ADOI：10. 15913/ki.kj ycx.2019.10.021近年来，随着学生课业量的加重，越来越多的青少年患有近视。

为了降低青少年的近视率，本文设计了一种具有超声波距离检测功能的视力保护器。

1 视力保护器硬件结构框图本文所设计的智能视力保护器主要由五部分构成：主控模块、超声波距离检测模块、蜂鸣器报警电路、光线强度检测电路。

系统结构如图1所示。

2 视力保护器硬件设计2.1 HC-RS04超声波距离检测模块设计HC-RS04超声波测距模块共有4个引脚：VCC引脚（接电源）、TRIG引脚（触发信号输入）、ECHO引脚（回响信号输出）、GND引脚（接地），实物如图2。

首先连接超声波模块的电源引脚和接地引脚，然后给触发信号的输入引脚输入一个长为20 us的高电平方波，这时模块就会自动发出8个40 kHz声波，与此同时Echo（回波引脚）端的电平会由O变为1，然后超生波就会返回，从而被模块接收到，回波引脚端的信号将会由1变为O，定时器计数停止，定时器记下时间是超声波从发射到返回的总时间，最后根据以下公式计算出所测的距离：测试距离=[高电平时间×声速（ 340 m/s） ]/2。

2.2 主控制模块电路设计主控模块采用STC89C52单片机作为MCU，外围电路中的晶振电路频率为12 MHz，主控模块电路具体设计如图3所示。

• 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。

基于单片机的多功能视力保护器视力保护对于现代人来说越来越重要，我们每天都在面对电脑屏幕、手机屏幕等电子产品，长时间使用这些设备容易造成眼睛疲劳和视力下降。

因此，设计基于单片机的多功能视力保护器可以帮助人们缓解眼睛疲劳，保护视力。

本文将介绍这个视力保护器的设计思路和主要功能。

首先，我们需要一个单片机作为控制核心。

可以选择常用的Arduino或者树莓派等。

接下来，我们需要一块TFT液晶屏幕作为显示器，用来显示一些基本信息和设置选项。

在软件方面，我们需要编写一段代码来实现以下功能：1.蓝光过滤：蓝光是电子产品中主要的有害光线之一，长时间暴露在蓝光下会对眼睛造成伤害。

因此，我们要在视力保护器中加入蓝光过滤功能，可以实时调整屏幕的蓝光强度，以减少对眼睛的伤害。

2.提醒休息：长时间注视电子屏幕会导致眼睛疲劳，因此，视力保护器还可以设置一个提醒功能，每隔一定时间提醒用户休息。

可以通过闪烁屏幕或者发出声音等方式来提醒，用户也可以根据自己的需求进行设置。

3.调节亮度：不同的环境对于眼睛的压力也不同，因此，视力保护器还可以根据环境的光线强度自动调节屏幕的亮度，以减轻眼睛的疲劳。

4.调节对比度：适当的对比度可以提高图像的清晰度，减少眼睛对屏幕的疲劳。

因此，视力保护器还可以根据环境的光线强度自动调节屏幕的对比度。

5.眨眼提醒：长时间使用电子产品会导致眨眼频率下降，进而造成眼睛疲劳和视力下降。

视力保护器可以通过计算眨眼频率来提醒用户眨眼，保护眼睛。

6.眨眼检测：为了更好地提醒用户眨眼，视力保护器还可以通过人脸识别技术检测用户的眨眼情况，以便更准确地提醒用户。

7.记录使用情况：视力保护器可以记录用户使用电子产品的时间，眨眼频率等信息，以便用户了解自己的使用情况，并进行相应的调整。

这只是一个基本的多功能视力保护器的设计思路，实际应用中还可以根据需要进行相应的功能扩展。

智能视力保护器的研究与设计刘雨佳（武警警官学院四川·成都610213）摘要本论文研究设计了一种能够预防近视的智能视力保护器，该智能视力保护器能够在整个学习过程中提醒使用者在光线强度合适的环境中采用正确的学习姿势进行时间长度适宜的学习，防止其在学习过程中无意识的对眼睛造成不利影响从而有效的帮助使用者预防近视。

实验测试了超声波测距、电子定时器和温度检测的精度，并建立了光线强度与数据显示的大概对应关系，总体设计达到了设计要求。

关键词51单片机超声波测距电子定时器光线温度检测中图分类号：TP273文献标识码：A该视力保护器以89C51单片机为核心，主要由超声波测距电路、光线检测电路、温度检测补偿电路、电子定时器电路和显示报警电路组成，应用了计算机技术、传感器技术和电子技术等。

1系统的硬件设计智能视力保护器的功能是基于对近视预防措施第一条养成良好的用眼习惯进行设计的。

其硬件设计主要包括三大模块：（1）电子定时器倒计时报警模块；（2）超声波测距报警模块；（3）光线强度检测报警模块。

在硬件设计的过程中对超声波测距理论和光线检测原理进行了分析，对电路的设计进行了详细研究并对电路图进行了分析。

1.1电子定时器倒计时报警模块电子定时器主要有三部分组成，单片机为其提供时间源后由LCD1602液晶显示屏显示时间控制报警电路的工作。

89C51单片机因其优良的性能而被大范围的应用于各类智能仪器仪表中，本文采用的为89C51。

89C51单片机的功耗低，其微处理高达8位，能够进行非在线编程和擦除。

单片机有俩种产生时钟信号的方式，即内部时钟方式和外部时钟方式，内部方式是利用单片机芯片内部的振荡电路实现的，此时需通过单片机的XTAL1和XTAL2引脚外接定时元件，定时元件一般用晶体振荡器和电容组成并联谐振电路。

电容C1和C2一般采用30pF，主要作用是帮助振荡器起振，晶体的振荡频率为1.2~13MHZ。

晶振的频率越高，单片机提供的时间误差就越小。

智能视力保护器的研究与设计1. 引言1.1 研究背景当下社会中，随着科技的不断发展和生活压力的增大，人们在日常生活中对眼睛的使用频率越来越高，导致眼睛疲劳、视力下降等问题逐渐突出。

据统计数据显示，全球有超过一半的人口存在不同程度的视力问题，其中以近视居多。

随着近视问题的加剧，对智能视力保护器的需求也变得迫切起来。

传统的视力保护方法主要包括定时休息、远离电子设备等，但这些方法无法很好地解决问题。

研发一种智能视力保护器成为当前的研究热点。

智能视力保护器能够通过监测用户的眼睛疲劳程度、调整屏幕亮度、提醒用户适时休息等功能，有效地帮助用户预防近视和其他眼睛问题的发生。

本文旨在通过研究智能视力保护器的原理与功能，设计出一套高效的智能视力保护器，并通过实验验证和性能优化，探讨其在未来的应用前景。

通过这一研究与设计，希望能够为人们改善生活环境、保护视力健康提供有力支持。

1.2 问题提出在现代社会，随着电子产品的普及和网络时代的来临，人们长时间使用电子设备的现象愈发普遍。

长时间使用电子产品对人类视力健康造成了一定程度的威胁。

相关研究表明，长时间使用电子产品会导致眼睛疲劳、视力下降、甚至出现眼部疾病的风险增加。

如何有效保护视力，成为当前急需解决的问题之一。

在这一背景下，智能视力保护器的研究与设计显得尤为重要。

智能视力保护器通过借助先进的科技手段和算法，能够帮助用户合理规划电子产品使用时间、调整屏幕色温、提醒用户眨眼频率等功能，有效减轻长时间使用电子产品对视力造成的伤害。

目前智能视力保护器的研究与设计还存在一些问题和挑战，例如如何实现精准的视力保护效果、如何提高智能视力保护器的智能化程度等。

本文旨在通过研究智能视力保护器的原理与功能、设计方案、实验验证、性能优化及应用前景等方面，探讨如何更好地设计智能视力保护器，提高其视力保护效果，为人类视力健康保护贡献一份力量。

1.3 研究目的研究目的是为了探讨智能视力保护器在预防近视和保护视力方面的有效性及可行性。

智能视力保护装置的研究与制作发布时间：2022-11-13T10:07:00.792Z 来源：《中国科技信息》2022年7月14期作者：黄磊1 徐尚磊2 王杰3 徐伟康4 张俊峰5 葛静静通讯作者[导读] 近年来,随着人们生活水平的显著提高，黄磊1 徐尚磊2 王杰3 徐伟康4 张俊峰5 葛静静通讯作者宿州学院机械与电子工程学院安徽宿州 234000 摘要近年来,随着人们生活水平的显著提高，电子信息技术也高速发展，手机、电脑等电子产品迅速普及。

人们长时间的接触这些电子产品，眼部极易产生疲劳，近视患病率显著上升。

尤其是儿童和青少年，眼睛的近视直接影响其升学、就业、工作及生活。

据2019年的《国民视觉健康大数据报告》统计，我国近视患者约有6亿，占人口数量的50%。

其中，中小学生人数超过一亿，青少年近视率居世界第一，因此一款视力保护装置的研发与应用是很有必要的关键词: STC89C51；51单片机；超声波模块；1 设计背景及目的随着科学技术的发展，各类电子产品充斥我们生活的每个角落，人们在日常工作、娱乐等方面越来越依赖电子产品，尤其是疫情防控期间，学生利用电脑、手机等电子产品进行网上学习，不知不觉中坐姿会产生变化，眼睛距离桌面越来越近。

随着学习时间的增加 , 坐姿不端正会引起眼睛近视，甚至会使颈椎和腰椎变形，严重危害学生的健康成长。

据Sherwin JC等调查发现阅读的距离(小于30cm)和持续近距离用眼的时间(超过 30min)明显影响着近视的患病率。

有学者研究发现：眼轴的拉长在正确的坐姿和视线高度时会慢慢恢复成正常状态，而持续的近距离和长时间的用眼则眼轴就容易变形，从而导致近视。

因此本次设计并制作一个智能视力保护装置，拟运用超声波测距及学习时间检测技术，对使用者的阅读距离及用眼时间进行检测，通过与预设健康用眼距离、建议用眼时间进行比对，从而提醒使用者注意学习姿势和用眼时间，从而改善我国近视率逐年提高的现状。

HEBEINONGJI摘要：由于电子产品的畅销,现阶段网络课程频多，青少年长时间超负荷用眼，视力问题受到很大影响，因此必要的视力保护装置有很大的推广价值，本文利用超声波技术测距，光电检测感光技术完成硬件电路设计。

通过单片机完成传感信号的采集与处理，实现真人录制语音报警和声光报警。

实践证明，该装置能够起到有效的提醒和警示作用。

关键词:超负荷;语音报警;智能控制智能视力保护系统设计与制作沈阳工学院肖键郑昊陈玉玲1引言在现阶段,经济发展迅速,网络、电视高速发展,很多培训机构都采用网络教学，网络教学内容丰富多彩，视频、动画、图片、文字等多姿多彩,都需要用到眼睛,对视力有非常大影响，造成很多青少年近视，对大部分的孩子身心影响巨大,尤其是在中小学青少年成长和发育的关键期,学生缺少自我保护意识,虽有家长和老师的监督，但效果不够明显，不良的阅读、写字习惯一旦形成,青少年早早戴上眼镜,对青少年的生活会有一定的影响。

学生近视在现阶段已成为一个非常严重的问题。

国家有些部门对一些职业有明确的视力要求，青少年一旦出现近视，即使花再多的钱医治，想恢复原来视力的可能性也是非常低的。

一些专家研究发现，造成青少年近视的最重要因素读书写字姿势不正确。

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,身离书桌一拳叭在如今学习中，青少年课业压力非常大,学习看书时间非常多,有一个智能视力的提醒装置便显得越来越重要。

因此本次课题研究主要是针对如何能够提醒和监督青少年用眼健康,端正坐姿,时刻提醒青少年养成良好的读写习惯,有效防止出现驼背、脊椎弯曲、近视等情况,从而保护青少年的身心健康。

基于实验室现有硬件设备，致力于研究多功能视力保护装置设计与制作,主要研究分为硬件设计与制作、软件设计、硬件与软件综合调试几个部分叫2系统硬件电路设计与制作结合实际，硬件设计主要由超声波检测与测距电路设计、光线检测与报警设计、定时报警电路设计、按键电路设计、声光警示电路，显示电路等组成，系统的硬件电路原理框图如图1所示。

智能视力保护器的研究与设计随着现代社会的高速发展，人们的生活方式和工作环境也在发生着巨大的变化。

特别是随着信息技术的快速普及和移动设备的广泛应用，人们对视力保护的需求日益增加。

长时间对着电脑、手机屏幕，或者在光线不足的环境下工作，都会对视力造成一定程度的伤害。

研究与设计智能视力保护器成为当前一项相当重要的课题。

现代智能视力保护器的研究与设计，主要涉及到对眼睛保护原理的深入探究和创新产品的开发。

在这一领域，我们不仅需要从生理学和医学的角度出发，深入了解眼睛的结构和功能，还需要结合现代科技的发展，利用先进的技术手段来保护和改善人们的视力。

下面我们将详细介绍智能视力保护器的研究与设计所涉及的关键技术和创新成果。

1. 眼睛生理特点与视力保护原理要深入研究和设计智能视力保护器，首先需要了解眼睛的生理特点和视力保护的基本原理。

人类的眼睛是一种复杂的感觉器官，能够对外界的光线进行接收和处理，从而使我们能够看到周围的事物。

长时间对着电子屏幕、缺乏光线的环境等因素都会对眼睛造成一定的损伤，严重影响视力的健康。

智能视力保护器的设计需要考虑到这些特点，从而采取相应的保护措施。

眼睛的生理特点决定了它对光线的敏感程度和对视力保护的需求。

在设计智能视力保护器时，我们需要充分考虑到这些特点，比如眼睛疲劳的原因、对光线强度的适应能力等。

只有对眼睛的生理特点有了深刻的了解，才能够更好地设计出符合人们需求的智能视力保护器。

2. 蓝光过滤技术的应用随着电子产品的普及和使用时间的增加，人们对蓝光的关注也越来越多。

蓝光是太阳光中的一种有害光线，过量暴露于蓝光之下会导致眼睛疲劳、视力下降甚至视网膜损伤等问题。

如何有效地过滤和减少蓝光对眼睛的损害成为当前智能视力保护器研究与设计的重要内容之一。

在蓝光过滤技术的应用方面，我们可以借鉴先进的光学材料和光学原理，设计出能够有效过滤蓝光的镜片或屏幕。

还可以结合人工智能和生物反馈技术，根据用户的眼睛疲劳程度和光线环境的变化，自动调节蓝光的过滤效果，从而更好地保护用户的视力。

毕业设计智能视力保护器的设计摘要：本论文阐述了一种基于单片机的智能视力保护器的设计。

该设计以89C52为核心，可实现距离监测、光强监测、学习时间监测及报警等功能，通过LCD显示各种参数信息，并能在线修改各个参数初值来适应不同使用者的需求。

测距是利用超声波传感器来实现，光强检测是通过光敏元件实现，定时功能由89C52单片机定时器实现的。

软件利用C语言进行编程，并采用模块化的设计思路。

该系统具有简单实用的特征，对青少年视力保护具有很好的效果。

关键词：STC89C52；超声波；视力保护Abstract:This paper expounds a design of intelligent vision protector based on single chip microcomputer. The system with 89C52 as the core ,which can realize distance monitoring, light intensity monitoring, learning time monitoring and alarm function, uses LCD to display various parameter information, and changes the parameter initial value online to adapt to the needs of different users. Distance measurement is realized by ultrasonic sensors, light intensity detection is achieved by photosensitive element, timer function is realized by 89C52’s timer. Software design uses C language to programe, with modular thought. The system has the characteristics of simple and practical, has the very good effect to teenagers vision protection.Keywords: STC89C52; Ultrasonic; Vision protection1 引言1.1 课题背景当前由于电视、网络的高速发展、学习压力的加重等诸多因素，使得青少年长时间不卫生、超负荷用眼，造成了青少年近视率大大提高。

基于单片机的视力保护系统1. 引言1.1 研究背景随着现代科技的不断发展，人们生活中使用电子产品的时间也越来越长，如手机、电脑等，这些电子产品对我们的视力带来了很大的挑战。

长时间盯着屏幕会造成眼睛疲劳，甚至导致视力下降。

研究如何有效保护视力成为了一个亟待解决的问题。

随着单片机技术的不断成熟和普及，基于单片机的视力保护系统应运而生。

通过对人眼疲劳程度的监测和分析，系统可以提供相应的保护措施，比如提醒用户适时休息、调节屏幕亮度等，从而有效减少对眼睛的伤害，保护视力健康。

在这样的背景下，本文将研究基于单片机的视力保护系统的设计与实现，旨在为人们提供一个便捷、有效的方法来保护视力。

通过对系统的功能实现和性能测试，验证系统的可靠性和有效性，为进一步完善和推广该系统奠定基础。

希望通过本文的研究，能为视力保护领域的发展贡献一份力量。

1.2 研究目的视力是人类重要的感觉之一，随着现代社会对电子产品的广泛应用，人们的眼睛受到了越来越大的挑战。

长时间使用电子产品容易造成眼睛疲劳、视力下降甚至眼部疾病。

研究开发一种基于单片机的视力保护系统具有重要的现实意义。

本研究旨在通过设计一个基于单片机的视力保护系统，有效减少长时间使用电子产品对眼睛的伤害。

具体目的包括：1. 设计一套完善的硬件系统，包括传感器、显示器等设备，用于监测用户眼睛的状况并进行有效的保护。

2. 开发一套智能的软件系统，能够根据用户的眼睛状态进行实时监测和提醒，帮助用户合理使用电子产品。

3. 实现多种保护功能，包括定时提醒休息、调节屏幕亮度、滤除蓝光等措施，提高用户的使用体验并减少眼睛疲劳。

通过以上目的的实现，本视力保护系统将能够有效地保护用户的视力，提升用户的生活质量，对于促进社会健康发展具有积极的意义。

1.3 研究意义视力对于人类的生活和工作都至关重要，而随着现代社会中电子产品的普及和智能化程度的提高，人们长时间使用电子设备的情况也越来越普遍。

长时间使用电子设备会给人的视力健康带来一定的危害，例如眼睛疲劳、眼睛干涩等问题。

基于单片机的视力保护器电路的设计摘要：如今这个时代被人们称为信息时代，这些年，计算机技术以不可阻挡之势迅猛发展，在工业、农业、国防、医疗、科研等众多领域发挥着重要的作用，成为各国衡量其国际竞争力的重要标准之一。

单片机有着优越的控制能力，在工业控制、医疗控制，只能仪表等领域有着广泛的应用，更以有着无比的优越性从而成了微型的计算机的一个非常重要的分支。

本文主要介绍了单片机的发展概况和视力保护器的发展历程，利用单片机AT89C51设计一款性能优越的视力保护器。

在AT89C51型单片机的硬件设施基础上实现测距、感光、定时、报警四大功能。

其中测距模块和感光模块主要是由相应的传感器组成，实现对使用者距离和周围环境光线强度的检测和报警功能。

定时模块是由单片机的运行程序构成，实现对使用者学习时间的监测和提示功能。

介绍了利用Keil平台实现定时汇编语言的方法。

同时也简单介绍了该技术的应用现状和发展前景。

关键词：单片机；传感器；定时器；KeilVision protector circuit design based on single chip microcomputerAbstract：Now this era known as the information age, these years, the technology of the computer to the irresistible trend of rapid development,and plays an important role in many fields of industry, agriculture,national defense, medical, scientific research, become one of the most important standards to measure the international competitiveness of the countries.Single chip microcomputer as an important branch of microcomputer, with its superior control function, in the industrial control, intelligent instrument system is showing its superiority.This paper mainly describes the present situation of the development of the single chip microcomputer and the development of vision protector, using single-chip microcomputer AT89C51 design a superior performance vision protector. On the basis of type AT89C51 single chip microcomputer hardware implementation ranging, photographic, timing,alarm, four big functions. The ranging module and photosensitive module is mainly composed of the corresponding sensor, realize the user distance and ambient light intensity detection and alarm function. Timing module is made up of single chip microcomputer to run the program, implementation of the user study time monitoring and prompt functions. Introduced the method of using Keil platform implementation timing assembly language. At the same time also simply introduces the present situation of the application of the technology and development prospects.Key words: Single chip microcomputer；transducer；timer；keil目录1.绪论 (1)1.1 选题背景 (1)1.2 视力保护器的现状及其展望 (2)1.3 主要研究容 (2)2．系统硬件设计 (4)2.1 8051单片机简介 (4)2.2 传感器辅助坐直报警电路 (7)2.3 8051单片机的中断系统 (8)2.3.1中断的概念 (8)2.3.2中断系统结构以及中断控制 (9)2.3.3中断响应及中断处理过程 (12)2.4 光线报警电路 (13)2.4.1光敏电阻控制电路 (13)2.4.2光线发声报警电路 (13)2.5 定时报警电路 (14)2.5.1单片机控制电路 (14)2.5.2定时器报警发声电路 (15)3. 开发系统软件设计 (16)3.1 Keil C51软件简介 (16)3.2程序的模块化划分 (16)3.3程序模块 (18)3.3.1超声波测距模块 (18)3.3.2外部中断模块 (19)3.3.3定时模块 (20)4. 结论及展望 (22)参考文献 (23)附录 (24)第一章绪论1.1选题背景随着改革开放的发展，现如今社会对于广大社会人群要求其知识水平越来越高，特别是学生，故而现在是学生学习的高峰期，对他们的造成的学习压力也是特别繁重的。

基于CPLD的高精度记录仪设计发布时间：2022-10-12T08:05:03.297Z 来源：《中国科技信息》2022年6月第11期作者：崔凯敏[导读] ：为适应中各种信号高精度要求，本文在信号调理的基础上，崔凯敏西安中核核仪器股份有限公司陕西西安 710061摘要：为适应中各种信号高精度要求，本文在信号调理的基础上，设计了基于CPLD的高精度记录仪设计。

本文介绍一种采用ALTERA 公司的CPLDEPM1270低电压处理器为核心的高精度多路录像机的设计。

该系统采用USB接口与PC机相连，可以迅速地进行海量的数据传输。

关键字：CPLD；高精密记录；设计引言很多记录仪系统都是由一块锂电池供电，通过一个电压下降和电压稳定电路，获得一个低噪音的电源。

在许多水下测试的情况下，测试结果不能实时地显示，必须进行数据的采集和存储，以便于以后的分析和处理。

多信道数据采集是目前的一个重要课题。

CPLD是一种具有高性能、多引脚、低功耗的集成控制和操作功能的处理器。

在保证低噪声和高精度的前提下，采用最少的电子元件和最小的封装方式，并采用耐高过载的电子设备，采用高强度的灌水技术，保证高过载条件下的线路不会出现故障。

1系统总体方案本系统以ALTERA公司研发的EPM1270GT144I5N为主要核心，AD7606为模拟信号源，DS17285时钟，8GB容量K9HCG08内存构成多路录像机。

本系统采用模拟串行方式，实现了参数的预设和USB接口的读出。

硬件部分分为模拟、数字采集和数据存储两部分[1]。

该模块包括CPLD处理器和时钟、ADC，以及存储器和USB模块。

它的工作方式是：ADC接收到外部的物理信号并将其模拟-数字变换，并将其传送至主控制器。

在读出时钟时间之后，主控单元对周边32个数字量进行扫描，然后将其写到存储器。

在系统的设计上，由于对内存的需求很大，所以使用了4块8GB的内存芯片，对内存的读取和写入进行了严格的选择。

济南大学泉城学院毕业设计题目基于单片机的视力保护器设计学院工学院专业电气工程及其自动化班级1302班学生张越学号**********指导教师张兴达魏志轩二〇一七年五月十六日摘要最近几年来，青少年近视出现低龄化趋向。

青少年视力下降主要受以下几个因素的影响：眼睛距书本过近、长时间用眼、过度使用视屏终端、学习时光线太强或太弱等。

其中光线强弱不适和长时间用眼又是造成青少年视力损伤的重中之重。

本文以STC89C52单片机为中心，围绕其进行硬件电路设计和软件程序设计。

硬件电路有：报警提示电路、超声波测距电路、光线检测电路、定时电路和显示电路。

软件程序的编写以C语言为主以及利用单片机内部自带的定时器实现具体的功能。

本文给出了系统主要的硬件电路、软件程序流程图、程序设计及部分子程序的流程图、程序设计，并制作了仿真实物，能够达到预期效果。

本文提出了尚需解决的问题，并给出了解决方法，介绍了视力保护器的应用和市场前景，为进一步开发应用提供了技术支持。

关键词：单片机；传感器；视力保护ABSTRACTIn recent years, juvenile myopia younger age trend. Juvenile visual decline mainly by the following factors: the eyes from the book too close, long time with the eye, excessive use of the screen terminal, with the eyes when the light is too strong or too weak. Which light intensity and discomfort and long time with the eye is caused by the importance of adolescents with visual impairment.In this paper, STC89C52 microcontroller as the center, around its hardware circuit design and software program design. Hardware circuits are: sound and light alarm circuit, ultrasonic distance measurement circuit, light induction circuit, timing circuit and display circuit. The preparation of software programs to C Programming Language and the use of single-chip internal built-in timer to achieve specific functions. This paper gives the main hardware circuit, software program flow chart, program design and some subroutine flow chart, program design, and produced a simulation of the kind, to achieve the desired results. In this paper, the problems that need to be solved are put forward, and the solutions are given. The application and market prospect of vision protection are introduced, which provides technical support for further development and application.Key words：microcontroller technology；sensor；protection of eyesights目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 前言 (1)1.1 选题背景与意义 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.2.1 国内研究现状 (1)1.2.2 国外研究现状 (2)1.3 设计要求 (2)2 系统方案选择 (3)2.1 系统总体设计 (3)2.2 系统硬件方案设计 (3)2.3 系统软件方案设计 (5)3 系统硬件设计 (7)3.1 主控制模块 (7)3.1.1 晶振电路 (7)3.1.2 复位电路 (8)3.2 超声波检测电路 (9)3.2.1 超声波发射电路 (9)3.2.2 超声波接收电路 (10)3.3 光线检测电路 (10)3.4 显示电路 (11)3.5 声光报警提示电路 (12)3.6 按键电路 (13)3.7 定时电路 (13)4 系统软件设计 (15)4.1 Keil μVision4软件平台 (15)4.2 主程序设计 (15)4.3 子程序设计 (16)4.3.1 光照检测子程序 (16)4.3.2 超声波测距子程序 (17)4.3.3 定时子程序 (18)4.3.4 中断子程序 (20)5 系统仿真与调试 (23)5.1 系统仿真 (23)5.2 PCB设计 (23)5.3 系统电路实现 (25)5.4 系统调试 (25)6 结论 (29)参考文献 (30)致谢 (31)附录A 电气原理图 (32)附录B 电路PCB图 (33)附录C 实物图 (34)附录D 元件清单 (35)附录E 系统源程序 (36)1前言1.1选题背景与意义当今社会，青少年近视呈现“低龄化”趋势，这种趋向和平时的学习环境、沉重的作业任务以及学生自律性差，家长监督不及时等方面有很大的关系。

基于CPLD的眼科超声生物测量系统设计武劲圆;荣宏伟;李继生;游国栋【摘要】目的:设计一种高精度眼科超声测量系统,弥补现行眼科检测技术的缺点与不足.方法:该系统硬件电路通过串行总线(universal serial bus,USB)接口进行供电,将15和25 MHz的超声波信号分别用于A型和P型眼科检测探头,回波信号经过前置放大、数模转换以及数字处理传给上位机,最终实现数据采集、显示打印等功能.在驱动电路中,采用单端-差分信号转换、前置放大、A/D转换以及复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device,CPLD)数字信号处理等方式,提高信号的采样精度,使得电路更具稳定性.结果:该系统已经成功地应用于临床眼科参数的检测中,具有采集精度高、传输数据准确可靠以及漂移小等优点.结论:该系统具有使用方便、功耗低、结构简单等特点,可提高眼科超声诊断效率,具有重要的现实意义.【期刊名称】《医疗卫生装备》【年(卷),期】2016(037)009【总页数】4页(P12-15)【关键词】超声波;测量;眼科;CPLD【作者】武劲圆;荣宏伟;李继生;游国栋【作者单位】300192天津,天津市第一中心医院眼科;300222天津,天津科技大学电子信息与自动化学院;300222天津,天津科技大学电子信息与自动化学院;300222天津,天津科技大学电子信息与自动化学院【正文语种】中文【中图分类】R318.6;R445随着电力电子行业的发展，特别是电子计算机技术运用于临床超声诊断，使得超声诊断技术得到了飞速的发展。

目前，超声诊断技术已经广泛地应用在临床医学[1-2]，辅助临床疾病治疗，例如检查子宫、肝、肾、胆、脾、胰、心脏等软组织结构病变。

传统的超声波眼科检测，由于技术局限，使得检测过程过于烦琐，诊断周期长，误差大，容易伤害到眼睛，严重时会造成误诊断[3-6]，引发不必要的医疗事故。

为了进一步协助临床对病情做好诊断，降低误诊断几率，论文设计了一种新型的眼科超声生物测量系统。

4 系统硬件设计硬件主要以8051型单片机为核心，功能电路主要包括超声波测距电路、光线报警电路、定时报警电路以及报警发声电路等核心电路。

利用单片机的C 语言和汇编语言进行编程。

图4.1是本系统设计的基本框图。

图4.1 系统设计基本框图4.1 超声波测距4.1.1超声波测距原理超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。

电气方式包括压电型、电动型等；机械方式有加乐统笛、液哨气流旋笛等，它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因面用途也各不相同。

目前在近距离测量方面较为常用的是压电式超声波换能器。

根据设计要求并综合各个方面因素，采用压电式超声波换能器。

超声波测距系统设计框架如图4.2所示。

超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。

超声波在空气中的传播速度为340m/s ，根据计时器记录的时间t ，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2 。

这就是所谓的时间差测距法。

超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。

由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。

图4.2 超声波测距系统设计框图测距的公式表示为：L=C×T 式中L为测量的距离长度；C为超声波在空气中的传播速度；T为测量距离传播的时间差(T为发射到接收时间数值的一半)。

超声波测距误差分析根据超声波测距公式L=C×T，可知测距的误差是由超声波的传播速度误差和测量距离传播的时间误差引起的。

时间误差:当要求测距误差小于1mm时，假设已知超声波速度C=344m/s (20℃室温)，忽略声速的传播误差。

测距误差s△t<(0.001/344) ≈0.000002907s 即2.907μs。