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电子技术• Electronic Technology120 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering【关键词】单片机 超声波 视力保护1 引言由于学习压力以及视屏终端逐渐进入我们的日常生活中，造成视力下降出现低龄化趋势。
目前，青少年视力低下已成为了国内外共同关注问题。
资料显示，我国小学生视力低下率为26.96%，初中生为53.43%，高中生为72.8%，大学生为77.95%。
其中大多数学生和家长缺乏视力保护基本知识。
根据国家有关规定：学生在读书写字时，环境的亮度要适当，眼离书本要保持一尺远的距离，身离书桌要保持一拳远的距离。
但实际中，这些往往都被忽视。
因此，有必要设计一款多功能视力保护器进行防范。
从而纠正人们读写时的不良姿势与习惯。
避免给人们的身心带来伤害。
尤其对学生群体而言。
综上所述，该系统将实现以下功能：当学生头部与桌面的距离小于规定距离时,电路将发出警报，学生要及时纠正坐姿。
当前读写环境光线亮度不足时,电路将发出警报，提示学生要改变当前光线强度。
当使用时间达到规定时间时,电路将发出警报,提醒学生注意休息。
并且该电路测光报警的灵敏度可调。
做出实物功能基本可以实现。
2 系统总体结构设计本系统采用的核心控制单元是STC89C52单片机,通过光敏电阻采集光线信号，通过AD 将光线强度等级化，通过设置报警等级来确定光照不足时报警，通过超声波测距传感器基于STC89C52的多功能视力保护器设计文/赵颖 何英昊测出使用者头部到桌面距离，当小于规定距离时发出警报。
利用单片机内部定时器计时功能，当使用时间达到规定时间时，电路发出警报,提醒使用者注意用眼。
系统总体设计框图如图1所示。
3 系统硬件部分设计3.1 光照强度检测模块光照强度检测采用光敏电阻，当光线发生变化时，光敏电阻阻值也随之改变，分得的电压也随之不同。
通过AD 采集后便得到不同光照强度下的电压值，从而设定出适当的光线强度报警值。
视力保护器开题报告视力保护器开题报告一、引言视力是人类最重要的感官之一，它让我们看到世界，感受生活的美好。
然而，在现代社会中，由于长时间使用电子设备、环境污染以及不良生活习惯等因素的影响，越来越多的人面临着视力下降的问题。
为了解决这一问题，我们决定研发一种视力保护器，旨在帮助人们保护视力，改善生活质量。
二、市场分析1. 视力问题的普遍性根据世界卫生组织的数据，全球有超过2.2亿人患有视力问题，其中近半数可通过预防措施得到改善。
这一数据显示了视力问题的普遍性，也说明了视力保护器市场的潜力。
2. 市场竞争情况目前市面上已经存在一些视力保护器产品，如眼镜、护目镜等。
然而，这些产品存在一些问题，如佩戴不舒适、视觉效果不佳等。
因此，我们有机会开发出一种更加先进、高效的视力保护器，以满足市场需求。
三、研发目标我们的视力保护器将以以下目标为导向：1. 提供舒适的佩戴体验我们将注重保护器的设计和材质选择，确保佩戴者能够长时间戴着视力保护器而不感到不适。
2. 改善视觉效果通过采用先进的光学技术，我们的视力保护器将提供更清晰、更真实的视觉效果，减少对眼睛的压力。
3. 多功能性我们计划在视力保护器中集成多种功能，如防蓝光、抗辐射、调节亮度等，以满足不同人群的需求。
四、研发计划1. 原材料选择与测试我们将对不同材料进行测试，选择最适合的材料用于视力保护器的制造。
这将包括耐用性、透明度、舒适度等方面的测试。
2. 光学技术研究我们将研究先进的光学技术，以提高视力保护器的视觉效果。
这将涉及镜片设计、反射率控制等方面的研究。
3. 功能集成研究我们将研究如何将多种功能集成到一个视力保护器中，以便用户能够根据自己的需求进行选择和调节。
4. 原型制作与测试在研发过程中，我们将制作多个原型，并进行测试和改进，以确保最终产品的质量和性能。
五、市场推广1. 品牌宣传我们将通过各种渠道宣传我们的品牌，包括社交媒体、电视广告、线下活动等，以提高品牌知名度和美誉度。
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。
视力保护器开题报告视力保护器开题报告一、引言在现代社会中，随着电子产品的普及和人们对于视觉刺激的增加，越来越多的人面临着视力问题。
长时间使用电子设备、缺乏户外活动、不良的用眼习惯等因素都可能导致视力下降。
为了解决这一问题，我们决定开发一种视力保护器，旨在帮助人们保护视力，改善眼部健康。
二、背景近年来，青少年近视率的不断上升引起了广泛的关注。
根据世界卫生组织的数据，全球有超过2.5亿人患有近视，其中大部分是青少年。
近视不仅会影响学习和工作效率，还可能引发其他眼部疾病，如视网膜脱落和白内障。
因此，如何保护视力成为了一个亟待解决的问题。
三、目标我们的目标是开发一种视力保护器，能够有效减轻眼部疲劳、改善视力，并提供个性化的眼部保护方案。
通过结合先进的技术和科学的眼部保健知识，我们希望能够为用户提供一个全方位的视力保护解决方案。
四、原理和功能视力保护器将采用先进的光学技术和智能算法，具有以下主要功能：1.蓝光过滤：蓝光是电子设备中最常见的有害光线之一，长时间暴露于蓝光下会导致视网膜损伤。
视力保护器将通过滤光镜有效减少蓝光的入射，降低对眼睛的伤害。
2.眼部保湿：干燥的眼睛容易引发眼疲劳和干涩感。
视力保护器将配备保湿功能，通过微型加湿器或眼药水喷雾器，为眼睛提供湿润的环境，缓解不适感。
3.提醒用眼时间：过度用眼是导致视力下降的主要原因之一。
视力保护器将通过内置的智能算法，监测用户用眼时间并提醒用户适时休息，避免过度用眼。
4.眼部按摩：长时间用眼容易导致眼部肌肉疲劳和眼压增加。
视力保护器将具备眼部按摩功能，通过按摩眼周穴位，缓解眼部疲劳和眼压，促进血液循环。
5.个性化设置：每个人的眼睛健康状况和用眼习惯都不同，视力保护器将提供个性化的设置选项，用户可以根据自身需求调整保护器的功能和参数。
五、创新点视力保护器的创新之处在于综合运用了光学技术、智能算法和人机交互技术，为用户提供全方位的视力保护解决方案。
通过智能化的监测和提醒功能，视力保护器能够帮助用户养成良好的用眼习惯，并及时提醒用户适时休息。
设计总说明科技进步使得电子产品种类以及使用范围增加、课业负担加重、户外运动减少，种种因素使得我国青少年普遍存在用眼过度、用眼疲劳等问题，使得青少年近视率逐年上升。
视力下降不仅对青少年的日常生活有影响，甚至会影响其身心健康，给青少年的生长发育带来负面影响。
日益严重的青少年视力问题是值得我们关注的。
而青少年保护自我视力意识较薄弱，自制力较差，所以需要一款人性化多功能外部设备来帮助青少年培养其拥有科学的用眼方法，保护青少年的视力不受损害。
在对视力保护仪设计的过程中，主要通过单片机进行相应的设计，选择其作为系统的主控模块，并采用光敏传感、超声波测距技术以及单片机内部定时器可实现测距、测光、计时等功能，同时增设温度传感模块将温度影响声波速度引起的距离测量误差考虑在其中。
软件设计部分主要利用C语言来进行编程，并且可以在线修改各个参数初始值来满足使用者不同需求。
通过使用LCD1602液晶显示屏将检测到的数值实时显示在屏幕上，使用者可以直观的看到其与视力保护仪距离、当前环境光照强度与温度以及剩余学习时间，可以在青少年学习时及时帮助纠正其不良学习习惯，防止用眼疲劳，保护青少年视力。
STC89C52单片机是一种高性能微处理器，速度快、集成化、稳定性高、安全性能好，具有很强的扩展性，可以通过科学的算法来实现强大的数据处理功能，并且能够在线编程，提高设备的智能化。
本次设计选取其为主控制模块，与其他模块相连，利用其强大的数据处理功能处理来自其他模块的信号，保证系统正常运行。
对于超声波测距技术而言，其主要通过超声波传递的特性，进而得知其传播的速度，当超声波在空气中传递时，碰到障碍物会出现反射，因此，通过超声波传递的时间以及超声波反射传递的时间，两者结合便能够计算出实际距离值。
具有非接触式距离感测、指向性性强、能量消耗缓慢等特点，在利用传感器技术和自动控制技术相结合的测距方案中得到普遍使用。
本次设计中超声波测距模块可以实时检测使用者头部与书桌距离，距离过近时报警电路则发出声光报警，及时纠正使用者的不良学习坐姿，保护其视力的同时对使用者的驼背预防也有一定作用。
石家庄铁道大学四方学院毕业设计多功能视力保护器Multifunctional Vision Protector2012 届电气工程系专业学号学生姓名指导教师孙克军完成日期 2012年 5 月 15 日毕业设计开题报告摘要目前，青少年视力低下已成为国内外共同关心的问题。
资料显示，我国小学生视力低下率为26.96%，初中生53.43%，高中生72.8%，大学生77.95%。
特别是调查显示50%以上的学生及家长缺乏视力保健最基本的科普知识，不懂得不提前预防和及时治疗近视的危害性，因而有41.6%视力低下的学生并未采取任何矫正措施，又缺专业机构的治疗。
基于以上原因，本论文提出了多功能视力保护器的设计思路。
多功能视力保护器主要包含测距、感光和定时三大功能。
其中测距和感光模块由相应功能的传感器构成，能实现对使用者距离与周围光线强弱的检测和报警功能。
定时模块由AT89S52单片机运行程序构成，能实现对学习时间进行定时并通过报警来提示时间已到的功能。
总体上讲，本设计的这三个功能能同时生效，并通过报警灯闪烁和蜂鸣器报警的方式提醒使用者注意用眼卫生。
关键词：传感器测距定时AbstractAt present, the teenagers low vision has become a common concern at home and abroad and public health problems.Data shows that Chinese pupils poor eyesight rate was 26.96%, 53.43% in junior high school students, high school students 72.8%, 77.95% of college students.Especially investigation shows that more than 50% of the students and parents lack of vision care the most basic science knowledge, don't know not to prevent and timely treatment of myopia in advance of the hazards, and so there is 41.6% of the poor eyesight students did not take any corrective measures, and lack of professional institutions treatment.Based on the above reasons, this paper presents the design idea of multi-function vision protector.Multifunctional vision protector, mainly includes ranging, photographic and regular 3 big functions. One ranging and photographic module by corresponding function of sensors, which can realize the distance to the user and ambient light of the strength of the detection and alarm function.Timing by AT89S52 microcontroller running the program module, which can realize the time to learn and through the alarm to timing tips the function of the time has come. In general, the design of the three function can also go into effect, and through the alarm lights flashing and the way to warn users buzzer alarm attention with the eye health.Keywords:Sensor Ranging Timing目录第1章绪论 ................................................................ - 1 - 1.1 课题的选题背景 ........................................................ - 1 - 1.2 国内外发展现状 ........................................................ - 1 - 1.3 本论文主要研究内容.................................................... - 2 - 1.3.1 主要内容 .......................................................... - 2 - 1.3.2 基本要求 .......................................................... - 2 - 第2章多功能视力保护器总系统设计........................................... - 3 - 2.1 多功能视力保护器整体设计方案.......................................... - 3 - 2.2 系统总框图 ........................................................... - 3 - 2.3 单片机的选择 .......................................................... - 3 - 2.4 传感器的选择 .......................................................... - 4 - 2.5 编程语言的选择 ........................................................ - 4 - 第3章多功能视力保护器硬件设计............................................. - 5 - 3.1 AT89S52单片机........................................................ - 5 - 3.2 传感器 ............................................................... - 7 - 3.2.1 超声波测距模块.................................................... - 7 - 3.2.2 光照检测模块..................................................... - 12 - 3.3 电源模块 ............................................................ - 12 - 3.4 报警模块 ............................................................ - 13 - 3.5 振荡电路 ............................................................ - 14 - 3.6 复位电路 ............................................................ - 14 - 3.7 数码管显示 .......................................................... - 15 - 第4章系统软件设计 ........................................................ - 16 - 4.1 Keil C51软件平台.................................................... - 16 - 4.2 程序的模块化划分..................................................... - 17 - 4.3 子模块设计 .......................................................... - 18 - 4.3.1 超声波测距模块................................................... - 18 - 4.3.2 定时模块 ......................................................... - 19 - 4.3.3 外部中断 ......................................................... - 21 - 第5章结论及展望 .......................................................... - 23 - 参考文献 ................................................................... - 24 - 致谢 ....................................................................... - 25 - 附录 ....................................................................... - 26 - 附录A 外文资料翻译...................................................... - 26 -附录B 原理图............................................................ - 46 - 附录C 程序.............................................................. - 47 -第1章绪论1.1 课题的选题背景当前由于环境变化、电视、网络的高速发展等诸多因素，使得青少年长时间不卫生、超负荷用眼，造成了青少年近视疾病的大量发生。
重庆科技学院
毕业设计（论文）开题报告
题目多功能视力保护器设计
学院电气与信息工程学院
专业班级自动化1101
学生姓名周玲玲学号 41640
指引教师吴明芳
3月18 日
开题报告填写规定
1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查根据材料之一。
此报告应在指引教师指引下，由学生在毕业设计（论文）工作开始后2周内完毕，经指引教师订立意见及系主任审查后生效。
2.开题报告内容必要用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计电子文档原则格式（可从教务处网址上下载）打印，禁止打印在其他纸上后剪贴，完毕后应及时交给指引教师订立意见。
3.学生查阅资料参照文献理工类不得少于10篇，其他不少于12篇（不涉及辞典、手册）。
4.“本课题目及意义，国内外研究现状分析”至少字，别的内容至少1000字。
毕业设计(论文)开题报告
1.本课题目及意义，国内外研究现状分析
本课题目及意义：
中华人民共和国是世界上近视发病率比较高国家,依照市场调查显示,国内大学生视力低下率为77.95%，高中生视力低下率72.8%，初中生视力低下率53.43%，小学生视力低下率为26.96%。
在回收网络问卷“你觉得导致你眼睛近视因素是什么”选项中，选取“写字看书姿势不对的”占52.4%，选取“因看电视引起近视”占46.7%，选取“因上网引起近视”占44.8%，而选取“作业太多导致近视”占43.8%。
由此可以看出，中华人民共和国学生视力低下状况令人担忧，而写字看书姿势不对的、看书写作业时间太长和光线过强和过弱是导致中小学生近视重要因素。
学生近视已经成为国内社会日益严重问题。
国家关于部门对许多职业均有硬性视力规定，并且一旦近视，虽然花再多钱医治也不也许恢复原有视力。
近视是渐进性疾病，防止和保护至关重要。
研究表白，导致近视因素有99％来自于同窗们平时读书、写字时坐姿不是很原则，导致眼睛距离课本太近所导致。
大某些孩子喜欢趴在课桌上读书写字，并且教师、家长又不能经常在身边提示。
日复一日，年复一年，致使许多学生早早地架上了眼镜。
如果顺其自然 90％孩子将来注定要和眼镜做一辈子近视伴侣。
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。
学习压力如此之大，学习时间如此之多，近视发病率越来越高。
09月13日，黑龙江省暨哈尔滨市青少年心理健康宣传月活动圆满结束，活动月期间，50余名心理征询专家对余名大中小学生进行义务征询时发现，近30%学生解决人际关系困难，近60%中小学生学习压力大。
由此可见，近视给孩子们带来诸多困扰。
近视作为一种当代通病，几乎没有办法根治它。
当前激光切除手术其实是伤害了人体自然完整，伤害着身心健全。
因此，有一种保护视力装置便显得越来越重要。
因而，咱们进行了多功能视力保护器研究。
人机交互和以人为本理念，使物理学、电子学、人体工程相结合，纠正某些不良读写习惯，防止因长期使用不对的读书写字姿势而导致近视、脊椎弯曲变形、驼背、斜视以及颈椎病等。
特别对学生群体而言，可协助学生矫正坐姿，改进学习环境，培养学生良好学习习惯，保护学生视力。
为中小学生健康成长发挥着重要作用。
国内外研究现状分析：
1992年，中华人民共和国防近视专家指引小组正式成立。
防近视产品在逐渐完善从简朴到复杂、从单一化到多元化、从高含量科技技术到低含量科技技术。
并且在此基本上，科学家们还进行了大量艰难研制开发，将多达几百种产品推向市场，带给了防近视工作无限生机。
国内这方面研究现状为：在国内新疆乌鲁木齐市旭之龙科技有限公司生产产品“学生1.5视力保护器”又称为坐视宝，它能对使用者坐姿不对的进行提示。
尚有深圳市华恒电子有限公司生产坐姿矫正器型号为MS-3023。
可以规范看书、写字等不良坐姿。
总看来，国内视力保护器只是侧重于视力保护这一方面，功能特点比较单一，与人们追求个性、潮流尚有很大差距，因此不能较好满足广大使用者需求。
国外也对视力保护有研究，但是她们更着重于研究近视因素。
何于光博士是美国德克萨斯大学西南医学中心权威人士表达，吃新鲜蔬菜和鱼可以保护视力，并减少近视发生概率。
她们以为通过合理搭配饮食营养，以及对的学习习惯，对视力保护能起到事半功倍作用。
德国青少年眼睛保护专家海格尔博士说，眼部肌肉过度疲劳是导致青少年近视重要因素，积极锻炼眼部肌肉不但不容易近视，尚有助于提高视力。
因而当前德国学校里都在推广眼部肌肉操。
为了进一步提高孩子们视力，德国学校还定期让孩子们举办望远活动。
研究表白，市场上真正多功能视力保护器几乎没有。
既有产品只是侧注重力保护单一方面，功能尚不全面，不能从各种角度保护使用者视力。
本课题就是研究一款拥有功能多样化，功能强大，敏捷度高，成本低，寿命长期，携带以便，外形美观，重要针对中小学生，合用于任何环境为设计目的。
让中小学生使用放心、安心，让家长放心，以为物有所值。
同步在研究设计过程之中将结合许多理论知识，如产品语义学，人机工程学，心理学，市场营销，社会学，可用性工程等，这样使得人性与物性之间变得融洽和谐。
毕业设计(论文)开题报告
2.本课题任务、重点内容、实现途径
本课题任务：
设计一种具备测距、感光和定期功能视力保护器。
详细功能规定为：
1. 当使用者眼睛距离写字台低于25cm 时，报警灯闪亮以提示使用者及时调节坐姿；
2. 学习环境光线自动检测：当光线照度低于国家教委规定100lx 时，提示使用者调节光强；
3. 学习时间自动检测：当学习时间达到45min 时，报警灯闪亮以提示使用者休息半晌。
重点内容、实现途径
距离检测模块：距离检测采用采用现成HC-RS04超声波检测，超声波测距原理是运用超声波在空气中传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射和接受时间差计算出发射点到障碍物实际距离。
测距公式表达为：L=C*T
时间T 计算：单片机发出短暂40KHZ 信号，经放大后通过超声波发送器输出；反射后超声波通过超声波接受器作为系统输入，产生信号锁定启动单片机中断程序，读出时间t ，再由系统软件对其进行计算、鉴别。
超声波易于定向发射、方向性好、强度易于控制长处，同步存在着误差；时间误差和超声波传播误差。
如图：
光照强度检测模块：光照强度检测采用光敏电阻，当光线发生变化时，光敏电阻阻值也就不同，然后分得电压也不同。
通过AD 采集后就可以得到各种光照强度下电压值。
从而设定出抱负光线强度报警值。
定期报警模块：它重要通过单片机定期计数功能完毕定期45分钟并使报
MCU 40KHZ 振荡器 功率放大 发射传感器 接受传感器
信号放大 电平输出
警电路发出报警声，用以提示学生休息。
系统总体设计方框图
毕业设计(论文)开题报告
电源模块 STC89C52主控模块 超声波模块 光照强度检测模块 定期报警模块
3.完毕本课题所需工作条件（如工具书、计算机、实验、调研等）及解决办法工作条件：
（1）工具书
Keil C51、C++等有关编程资料、书籍。
超声波传感器有关资料、书籍。
各个硬件有关资料，Protel软件指引书籍、资料。
（2）软件
KeilC51编程软件，Protel绘图软件。
（3）硬件
计算机、单片机、有关硬件设备及元器件
解决办法：
（1）工具书可以通过学校图书馆和网上资源获得。
（2）计算机和有关硬件设备由教师提供或购买。
参照资料：
[1] 张鹏主编. 单片机原理与应用实例教程. 北京：海洋出版社，
[2] 秦志强主编. C51单片机应用与C语言程序设计. 北京：电子工业出版社，
[3] 冉峰,唐智杰,徐美华.REFLEX－XMODEM 模块在汽车远程安全控制系统中应用.电子设计应用,.7
[4] 赵健.实用声光电及无线电遥控电路300例.[J]北京：中华人民共和国电力出版社，.90-100
[5] 郑浩,高静.如何用万用电表检测电子元器件修订本.[J] 北京：人民邮电出版社，.32-66
[6] 全新实用电路集粹编辑委员会编著.全新实用电路集粹. [M]北京：机械工业出版社，.56-74
[7] 王新贤.通用集成电路速查手册第二版.[M] 山东科学技术出版
社,22-57
[8] The Institute of Electrical and Electronics Engineers,Inc.IEEE Std 802.3，
edition,.44-94
[9] 谢自美主编.电子线路设计·实验·测试.武汉：华中理工大学出版
社.
[10] 刘坤等.单片机C语言应用开发技术.人民邮电出版社.
4.进度筹划（或工作方案分析）
第1—3周收集资料、完毕开题报告
第4—4周完毕外文翻译
第5—6周理解视力保护器市场前景，拟定设计方案第7—10周视力保护器硬件设计
第10—12周视力保护器软件设计
第12—15周系统仿真与调试
第13—17周撰写毕业论文
第18—18周毕业答辩
指引教师意见：（对本课题深度、广度及工作量意见、对设计成果预测，并明确与否可以开题）
指引教师（签字）
年月日系审查意见：
系主任（签字）
年月日。
