基于单片机的视力保护器设计(知识材料)

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。

基于单片机的视力保护系统随着现代社会的高度信息化和智能化，人们对电子设备的依赖性越来越高。

在日常生活和工作中，电子设备的使用已经成为了不可或缺的一部分。

长时间使用电子设备对视力的损害也越来越受到人们的关注。

据统计，我国有超过一半的青少年近视，而这一比例还在不断上升。

如何保护视力，防止近视已经成为了当下一个十分重要的话题。

基于这一现实背景，我们设计了一款基于单片机的视力保护系统。

通过该系统，用户可以在使用电子设备的时刻关注自己的视力状况，有效预防和改善视力问题。

下面我们就对该系统的设计原理、功能模块和具体实现进行详细介绍。

设计原理该系统主要采用单片机作为核心控制器，搭配相应的传感器、显示器和报警装置，实现对用户视力状况的实时监测和提醒。

其主要原理为：通过红外传感器检测用户的眼睛位置和眨眼频率，并结合单片机的处理能力进行分析和统计，最终在显示器上展示视力状况，并根据用户设定的阈值进行相应的报警提示。

功能模块1.红外传感器模块：该模块主要用于监测用户的眼睛位置和眨眼频率。

通过红外传感器的接收和处理，可以准确获取用户眼睛的位置坐标和眨眼动作，为后续的数据处理提供基础。

2.单片机模块：单片机作为系统的核心控制器，负责接收红外传感器传来的数据，进行处理和分析，并最终控制显示器和报警装置的工作。

单片机还具有存储用户设定阈值和相关参数的功能。

3.显示器模块：该模块主要用于展示用户的视力状况和相应的警示信息。

通过显示器，用户可以随时了解自己的视力状况，并及时采取相应的保护措施。

4.报警装置模块：当用户的视力状况达到一定的预警值时，系统将通过报警装置进行相应的提醒。

警示信号可以包括声音、光线或者震动等多种形式，以便及时吸引用户的注意。

具体实现1.红外传感器模块选择红外反射式传感器，通过传感器对用户眼睛的反射红外光进行捕捉，进而以此监测用户的眼睛位置和眨眼动作。

2.单片机模块选用常见的单片机控制器，如51系列单片机或者Arduino等，具有较强的数据处理和控制功能。

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。

基于STM32单片机的智能视力保护系统设计智能科技的快速发展已经深刻地影响了我们的生活。

在电子产品日益普及的今天，人们对视力保护的需求也越来越大。

为了帮助人们有效地保护视力，本文将介绍一种基于STM32单片机的智能视力保护系统设计方案。

1. 系统概述智能视力保护系统是一种基于STM32单片机的硬件设备，旨在通过监测使用者的视力状况并采取相应的保护措施，预防视力损伤和疲劳。

它通过与一系列外部传感器和显示器相连接，实时地检测和分析使用者的眼睛状况，并根据需要调整显示器的亮度、对比度和颜色，以减少对眼睛的伤害。

2. 系统组成2.1 STM32单片机本系统采用STM32系列单片机作为核心处理器。

STM32单片机具有强大的计算和控制能力，能够高效地处理各种数据和信号，并实时进行视力状态分析和处理。

2.2 眼动追踪传感器眼动追踪传感器是本系统的重要组成部分，用于实时监测使用者的眼动情况。

传感器通过检测使用者的瞳孔移动轨迹，获取眼睛的位置信息，以及瞳孔的大小和形状等数据，从而判断使用者的视力状况和眼睛疲劳程度。

2.3 光敏传感器光敏传感器用于实时检测周围环境的光强度。

当环境的光强度过强或过弱时，系统可以根据实时采集到的数据调整显示器的亮度，以确保使用者的视觉舒适度和视力保护效果。

2.4 显示器显示器作为用户和系统的交互界面，用于呈现监测数据和调整参数。

本系统中的显示器可以根据使用者的视力状态，智能调整亮度、对比度和颜色等参数，以减少对眼睛的负担。

3. 系统工作原理3.1 数据采集与处理系统通过眼动追踪传感器实时获取使用者的眼睛位置、瞳孔大小和形状等数据，并通过光敏传感器获取环境的光强度数据。

这些数据将被传输到STM32单片机进行处理和分析。

3.2 视力状态分析基于采集到的眼睛位置和瞳孔数据，系统能够对使用者的视力进行实时分析。

通过对比用户的实际视力情况和理想视力情况的差异，系统可以判断出用户的视力健康状态和眼睛疲劳程度。

基于单片机的超声波视力保护器设计与研究超声波视力保护器是一种基于单片机的智能设备，用于检测并提醒用户视力疲劳情况，以避免长时间使用电子产品对眼睛的伤害。

本文将从超声波测距原理、硬件设计和软件设计三个方面介绍基于单片机的超声波视力保护器的设计与研究。

一、超声波测距原理超声波利用声波在空气中的传播速度较快的特点，通过发射器发出超声波脉冲，当超声波遇到障碍物后会发生反射，接收器接收到反射的超声波信号，通过计算发射和接收的时间差，可以确定障碍物与设备的距离。

因此，我们可以利用超声波测距原理来检测用户离设备的距离，从而判断是否需要提醒用户休息。

二、硬件设计1.单片机选择考虑到成本和性能的因素，本设计选择使用8051系列的单片机，如STC89C52、该单片机具有较低的功耗和较强的处理能力，适合用于嵌入式设备的设计。

2.超声波测距模块超声波测距模块包括超声波发射器和接收器。

发射器用于发射超声波脉冲，接收器用于接收反射信号。

模块通常采用数字信号输出，可以直接与单片机进行连接。

3.液晶显示屏为了方便用户查看当前的距离和工作状态，可以选用液晶显示屏作为界面。

液晶显示屏可以通过串行通信接口与单片机进行连接，显示距离和其他相关信息。

4.蜂鸣器当用户离设备距离过近时，需要通过蜂鸣器发出声音提醒用户。

蜂鸣器可以通过PWM控制单片机的输出频率和占空比，产生不同的声音。

5.电源模块超声波视力保护器需要稳定的电源供应。

可以使用直流电源适配器或电池供电。

同时，还需要考虑电源管理电路以确保电源持续稳定。

三、软件设计1.初始化设置在软件设计中，需要先进行单片机的初始化设置，包括IO口配置、计时器设置和中断配置等。

2.超声波测距在主程序中，需要定时发送超声波脉冲，并等待接收到反射信号。

通过计算时间差，可以得到用户离设备的距离。

3.距离判断根据用户设定的距离阈值，当用户离设备的距离小于阈值时，触发蜂鸣器发出声音提醒用户休息。

4.界面显示通过液晶显示屏，可以实时显示用户离设备的距离和工作状态。

基于单片机的视力保护器电路设计摘要：近年来，人们的生活中长时间面对电子设备的使用已经成为常态，如何保护眼睛健康已经成为一项重要的课题。

本文研究基于单片机的视力保护器电路设计，通过控制屏幕亮度和颜色的变化，来减轻眼睛的疲劳感。

设计方案通过单片机的控制，根据预设的时间来调整屏幕的亮度和颜色，从而达到保护视力的目的。

关键词：单片机；视力保护器；屏幕亮度；颜色1.引言随着电子设备在人们生活中的广泛应用，人们长时间面对屏幕已经成为一种常态。

而长时间使用电子设备容易导致眼睛疲劳、干涩等问题，严重影响视力健康。

因此，设计一种能够保护视力的电路方案显得尤为重要。

2.设计原理本设计方案采用单片机作为控制核心，通过控制屏幕的亮度和颜色的变化来减轻眼睛的疲劳感。

具体实现步骤如下：2.1硬件设计本电路主要由单片机、电源电路、光敏电阻、显示屏等组成。

电源电路用于提供电源稳定的工作环境，光敏电阻用于检测环境光强度，显示屏用于显示调整后的亮度和颜色。

2.2软件设计单片机作为控制核心，通过获取光敏电阻的输出值来判断环境光强度。

根据预设的时间段和环境光强度，单片机控制显示屏的亮度和颜色进行相应调整。

3.电路实现3.1单片机编程通过编写单片机的程序，实现根据时间段来调整屏幕亮度和颜色的功能。

程序中需要包含光敏电阻的采样，并与预设的时间段进行比较，根据比较结果来控制屏幕的亮度和颜色。

3.2硬件连线将单片机的IO口与光敏电阻连接，通过IO口采样光敏电阻的输出值。

将单片机的输出口与显示屏的驱动模块连接，通过单片机的控制来调整屏幕的亮度和颜色。

4.实验结果设计的视力保护器电路能够根据环境光强度和预设的时间段来动态调整屏幕的亮度和颜色。

通过对多个测试人员进行长时间使用电子设备的实验，得出实验证明，该电路能够有效减轻眼睛的疲劳感，保护视力健康。

5.结论本文基于单片机的视力保护器电路设计，通过控制屏幕亮度和颜色的变化，从而减轻眼睛的疲劳感。

该设计方案在实验中取得了较好的效果，能够有效保护视力健康。

中文摘要目前，青少年视力低下已成为国外共同关心的问题。

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%以上的学生与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与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，本论文提出了智能红外视力保护仪的设计思路。

智能红外视力保护仪主要包含测距、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。

处理模块由STC89C51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。

本文通过实践证明该视力保护器可行且可靠性很好，使用方便。

本文期望通过该电子硬件的制作和理论的研究，能为后期进一步设计多功能视力保护器并采取合理措施提高视力保护的有效性提供可靠和有效的数据源和信息依据。

关键词：传感器，测距，红外，视力保护ABSTRACTAt present,adolescent eyesight has become the domestic andinternational issues of common concern.Data show that China's primary vision,low rate of 26.96%,53.43%junior high schoolstudents,72.8%senior high school students,college students77.95%.Especially the survey shows that50% more of the students and parents lack of vision care the most basic scienceknowledge,harmfulness does not know ahead of time is not timely prevention andtreatment of myopia,thus there are 41.6%low vision students did not take any corrective measures,treatment and lack of professional organizations. Based on the above reasons,this paper puts forward intelligentinfrared vision protection design instrument.Intelligent infraredeyesight protecting instrument mainly includes the location,sensitiveand timingof three functions.The location and the photosensitivesensor module iscomposed of the corresponding functions,can realize the detection ofthe user distance and ambient light intensityand alarm function.The processing module is composed ofSTC89C51 microcontroller running the program,can realize time and through the alarm to prompt the time has come for the function oflearning time.Generally speaking,thethree function of this designcan in effect at the same time,and through the alarm lights andbuzzer alarm way to remind users to pay attention to eye health.In this paper,through the practice proved the vision protector is feasible and has good reliability,easy to use.In this paper,through the study of the electronic hardware production and theoretical,for the latter part of the further design of multi-function vision protectionand provide the reliable and effective source of data and informationon the basis of improving the effectiveness of vision protection and reasonable measures taken.Keywords:Sensor, ranging, infrared, eyesight protection目录第一章绪论41.1课题的选题背景41.2 国外发展现状51.3 本论文主要研究容61.3.1主要容61.3.2 基本要求6第二章智能视力保护器总系统设计7 2.1 系统总框图72.2 单片机的选择72.3 传感器的选择82.4 编程语言的选择8第三章系统硬件电路的设计93.1系统硬件总电路构成93.2单片机系统93.2.1单片机引脚介绍103.2.2单片机最小系统123.3显示系统133.3.1 LED提示电路133.3.2数码管显示143.4蜂鸣器报警电路143.5按键电路153.6光敏模块电路163.7测距电路17第四章系统软件程序的设计184.1 Keil C51软件平台184.2 程序的模块化划分19第五章结论与展望21参考文献22附录 A22附录 B24致28第一章绪论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。

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。

防近视视力保护器摘要本文设计了一种基于89c52单片机的防近视视力保护器。

这个视力保护器以89c52为主要核心，在软件方面运用C语言进行编程，在硬件方面运用了蜂鸣器报警模块、光线检测模块、LCD显示模块、超声波测距模块以及单片机自带的定时功能，还包括电源和按键模块。

光线检测模块，则利用光敏电阻和AD采集模块来完成功能。

LCD显示模块，则利用LCD1602液晶来显示各种参数，比如距离，光照强度以及时间等等。

超声波测距模块，则利用超声波模具以及超声波反射的原理来完成功能。

当学习者开始学习的时候，保护器就会进行计时、测距以及光线检测，如果出现超时、学习距离太近或者学习环境太暗或太亮，保护器就会发出报警提醒，以致起到了视力保护的作用。

关键词：单片机；超声波；视力保护；光线检测Design of vision protector against MyopiaAbstractIn this paper, a New Vision Protector based on 89c52 mcu is designed. The eye protector uses 89c52 as the main core, and uses C language to program the software,in the hardware aspect, it uses the buzzer alarm module, the light detection module,the LCD display module, the ultrasonic ranging module and the timing function of the single chip microcomputer, including the power supply and the key module. Light detection module, the use of photosensitive resistor and AD acquisition module to complete the function. LCD display module, then use LCD1602 LCD to displayvarious parameters, such as distance, light intensity and time and so on. Ultrasonic ranging module, then the use of ultrasonic mold and the principle of ultrasonicreflection to complete the function. When the learner begins to learn, the protectorwill time, measure distance and detect light. If there is a time-out, learning too closeor learning environment is too dark or too bright, the protector will send an alarm, so much so that it protects your eyes.Keywords: Single-chip computer；Ultrasonic wave；Eye Protection；Light detection目录1前言 (1)1.1研究的现状与意义 (1)1.2主要的研究内容 (1)2设计过程 (2)2.1硬件方面的设计过程 (3)2.1.1 89C52单片机 (3)2.1.2主控制模块 (4)2.1.3电源电路 (5)2.1.4蜂鸣器报警电路 (5)2.1.5按键电路 (7)2.1.6光照强度检测电路 (8)2.1.7液晶显示电路 (9)2.1.8超声波测距模块 (10)2.1.9定时报警电路 (12)2.2软件方面的设计过程 (13)2.2.1系统的总体流程图 (14)2.2.2光照强度检测程序图 (15)2.2.3计时程序图 (15)2.2.4超声波测距程序图 (16)2.3测试 (16)3总结 (17)参考文献 (17)谢辞 (18)附录 (19)1 前言防近视视力保护器由89C52单片机，超声波测距，蜂鸣器，发光二极管，光敏电阻，LCD显示器等元件组成，再运用硬件与软件技术相结合，设计出一个有测距提醒，定时，测光线强度报警功能的，并有LCD液晶显示模块进行实时显示的新型坐姿矫正器，而且学习者还可以根据自身的实际情况自行调节光照和距离的参数，不仅实用，还非常符合人性化。

基于单片机的视力保护系统近年来，随着信息技术的快速发展，人们的生活方式也发生了巨大的改变。

随之而来的是越来越多的人面临视力问题的困扰。

长时间盯着电子屏幕、缺乏户外运动等因素都会对眼睛造成伤害，严重影响视力。

针对这一问题，有人提出了基于单片机的视力保护系统，在帮助人们更好地保护视力方面发挥了重要作用。

基于单片机的视力保护系统是一种智能化的眼睛保护装置，它能够实时监测用户的视力情况，并根据不同的情况提供相应的保护措施。

这种系统不仅能够帮助用户预防视力问题的发生，还能够在视力已经出现问题的情况下提供一些帮助和保护。

下面，我们将对基于单片机的视力保护系统进行详细介绍。

一、系统的基本原理基于单片机的视力保护系统主要由单片机、传感器、显示屏和蓝牙模块等组成。

单片机是系统的核心部件，它主要负责对传感器获取的数据进行处理和分析，并控制各个部件的工作状态。

传感器主要用于监测用户的眼睛情况，包括眼睛的疲劳程度、眨眼频率、眼睛的湿润度等。

显示屏可以向用户显示相关的信息，提醒用户注意休息或者进行眼部保护操作。

蓝牙模块可以将用户的眼睛数据发送给手机或者其他设备，实现对数据的记录和分析。

系统的工作原理如下：当用户使用电子设备，如手机、电脑等，时间过长时，传感器会监测到用户眼睛的疲劳程度和其他相关数据，并将这些数据传输给单片机。

单片机根据这些数据进行分析，如果发现用户的视力疲劳程度较高，就会向用户的显示屏上显示相关的提醒信息。

单片机会控制蓝牙模块将用户的眼睛数据发送给手机或者其他设备，以便进一步的分析和记录。

二、系统的功能特点1. 实时监测：系统能够实时监测用户的眼睛状态，及时发现用户的视力疲劳情况。

2. 自动提醒：系统能够根据监测到的数据自动向用户提醒，提醒用户注意休息或者进行眼部保护操作。

3. 数据记录：系统能够将用户的眼睛数据发送给手机或者其他设备，进行进一步的记录和分析，帮助用户更好地了解自己的眼睛情况。

4. 友好设计：系统的显示屏可以以友好的方式向用户显示相关信息，不会对用户产生额外的压力或者困扰。