功视力保护器
学 院
信息学院
专 业：
姓 名：
指导老师：
电气工程动化
黄智杰
学 号：
职 称：
160109100954
齐连众
实验师
中国·珠海
二零二零 年 五 月
诚信承诺书
郑重承诺：呈交毕业文功视力保护器指导教师指导独立开展研究取成果文中引观点材料均文序列出参考文献文数真实
承诺签名： 黄智杰
日期： 二零二零 年 三 月 日
摘
青少年视国已成日益严重社会问题视作种现代通病没办法根治目前激光切手术实伤害体然完整戕害着身心健全百年着玻璃凹凸笨办法维系着外界求索目光研究表明造成视99％原源孩子时读书写字时坐姿标准导致眼睛距离书太致
设计三部分电路组成：距离检测电路光强检测电路定时计时电路距离检测电路应超声波反射原理发射器发出振荡脉反射接收器接收放电路接收信号放驱动指示灯闪亮实现距离检测报警功光强检测电路应光敏电阻阻值着外界光强变化实现环境光检测作提醒者调整光强定时计时功应CD4060芯片计时功实现采STC89C52单片机进行控制整系统光线动调节功亮度进行正确调节根传感器感知体位置判断否开关者否发出相应警告纠正坐姿控制方式
关键词：STC89C52超声波光敏电阻CD4060芯片
Abstract
Juvenile myopia has become an increasingly serious social problem in China As a modern common disease myopia can hardly be cured At present laser resection is actually harmful to the natural integrity of the human body and the physical and mental health Therefore for a hundred years people have been using the stupid method of glass concave convex to maintain people＇s eyes of seeking outside world Research shows that 99 of the causes of myopia are due to children＇s sitting posture when reading and writing resulting in their eyes too close to books
The design consists of three parts distance detection circuit light intensity detection circuit timing circuit The distance detection circuit uses the principle of ultrasonic reflection the transmitter sends out the oscillation pulse which is received by the receiver after reflection and then the amplification circuit amplifies the received signal drives the indicator light to flash and realizes the distance detection and alarm functions the light intensity detection circuit uses the resistance value of photosensitive resistor to change with the external light intensity so as to realize the detection of environmental light and remind the user The timing function is mainly realized by the timing function of CD4060 chip I use STC89C52 single chip microcomputer to control the whole system use the automatic light adjustment function to adjust the brightness correctly according to the sensor to perceive the position of the human body judge whether to switch or whether to send out the corresponding warning to correct the sitting posture control mode
Key words STC89C52 ultrasonic photoresist CD4060 chip
目 录
第1章 绪 1
11 课题研究背景意义 1
12研究目 1
13 设计方案提出 2
14文研究容文结构安排 2
第2章 总体方案选择 3
21控芯片选择 3
22 明模块选择 3
23三极驱动模块 4
24 PWM芯片控制模块 4
25 遥控模块选择 4
26热释电红外传感器 5
27光敏电阻 5
28报警模块选择 6
29智蓝牙台灯方案确定 6
第3章 硬件设计 7
31单片机系统 7
32 台灯驱动电路 9
33 键控制电路 10
34 台灯指示电路 11
35光敏电路 11
365V电源电路设计 12
37 光检测电路设计 12
38PCF8591 AD采样电路设计 13
39 JDY30蓝牙模块电路设计 14
310 蜂鸣器报警电路（低电效）设计 16
311HCSR505体热释感应模块电路设计 16
第4章 软件设计 20
41 Keil C52软件简介 20
42 Protel99SE软件简介 21
43 程序流程图 22
5系统调试仿真 23
51硬件焊接 23
52系统硬件调试 24
53系统软件调试 24
54 Proteus仿真 25
541 Proteus仿真软件简介 25
542 Proteus仿真软件 25
543系统仿真图 25
结 26
参考文献 27
致谢 28
第1章 绪
11 课题研究背景
青少年视国已成日益严重社会问题视作种现代通病没办法根治目前激光切手术实伤害体然完整戕害着身心健全百年着玻璃凹凸笨办法维系着外界求索目光调研结果证明部分学生视眼学生常学时候坐姿势标准造成眼睛书间距离学生课堂然然趴桌子书说听导致良惯时间难改变家长担心方结果表明超半学生家长欠缺关保护眼睛知识知道什做视眼盲步差加四成学生没效矫正时治疗国家教育委员会决定学生学时候需定光眼睛需书定距离身体桌子拳距离开始探讨功视力保护器实验利适宜学环境方法学生长期学程中保护眼睛视驼背等现象进行减少非常规措施戒掉良惯
12研究意义目
实验设备原功视力保护器机器进行研发时候需硬件进行制造实验容两部分组成：视力保护器硬件进行设计实现实验时候需考虑样视力保护硬件调试难点设计实验硬件设备时候功视力保护器电路需利超声波技术参利超声波接收头超声波信号进行改变样达利声光提示电路进行工作求次实验视力保护器操作实现操作起非常简单存定缺点缺乏光线控制报警光线影响学生视力原实验利电子硬件基础知识进行探讨帮助期进行功视力保护器研究样提升视力保护效果提供参考价值国外出现需求视力保护器诞生阶段备受关注全球国家公司进行研发希某天视力保护器会非常发展造诣广学生
历次实验学四年学见想做出次总结生中学总结实验综合学科知识机械编程等提高实践力工作坚实基础
13 设计方案提出
设计选择STC89C52单片机作功视力保护器中央处理器件保护器利光敏电阻接收光线AD感应光线强弱光线强弱分成级利设定报警级感应光发出报警信号通超声波测距传感器检测桌面距离果设定值会发出警报利单片机带定时器户连续超设定值样会发出警报系统选择报警电路三极驱动蜂鸣器制作
14文研究容文结构安排
第1章介绍设计课题背景国外研究状况
第2章说明系统方案选择
第3章介绍硬件电路组成方法
第4章介绍软件设计
第5章介绍硬件调试
第2章 总体方案选择
系统采单片机STC89C52+LCD1602液晶+超声波模块+蜂鸣器+ADC0832+光敏电阻+键成
21系统核心硬件选择
构造硬件电路前必须明确设计方案尤模块模块间互斥互通进步规划进选择合适硬件设施
211控芯片选择
方案： 单片机STC89C52作核心控制芯片
STC89C52宏晶科技公司产品具8K网络程序设计闪存低功耗8cmos微处理器STC89C52MCS51核加强版加强MCS51核未加强MCS51功许芯片具4K EPROM存储器STC89C52芯片指令兼容需电方式存储数直接部存储器必外部存储器芯片存储中具成低开发方便线编程载等优点
方案二：采MSP430单片机作控芯片
1996年德州仪器公司发布款MSP 430单片机混合信号处理器
生成数字电路模拟电路形成具种功处理器功处理器优点功强模拟电路集成芯片样功微处理器集成芯片MSP430混合信号处理器耗低带简单命令集种单片机发难度价格高普遍采般电池供电便携仪器中较
综述决定宏晶科技STC89C52单片机作控芯片综合考虑开发难易度成资源合理分配做出决定
212显示模块选择
选择：显示设备配置LCD1602I液晶屏
LCD1602液晶屏优点范围显示出类字符16*232字符全部显示出字符包括数字字母符号定义字符LCD1602范围显示场合5*7点阵组成字符数传输采串行数传输起十分简单显示器市场显示设备HD44780液晶屏控制原理致
选择二： 选LCD1602液晶显示设备
LCD1602表现屏显示分辨率128*64具81924位8位串行行组成液晶显示屏接口较简单方便操作系统表现机互动界面款显示设备显示信息量巨显示象8*4行16*16点阵汉字样够源减少消耗显示功表现全面果全部完会造成空间浪费果设计需屏然造成成浪费
综合述描述考虑设计显示容较少终选LCD1602液晶显示屏显示
213 坐姿检测模块
保护器需判断坐姿否合理列出两方案：
方案1：
选红外热释电传感器红外热释电传感器灵敏感应红外线坐姿正确开视力保护开关坐姿正确红外热释电传感器会输出低信号红外热释电传感器敏感度高视力保护作发生移动保护器会发出报警影响坐着动时候正常运行综述红外热释电传感器功视力保护器佳选择放弃方案
方案2：
选超声波传感器进行检测超声波传感器利脸学桌子距离判断坐姿否正确果距离达设定值会发出报警传感器质量体操作简单成低作视力保护器符合实验求综述选择方案
214 光强度检测模块
光度传感器选择
方案1：
选光度传感器型号M124749传感器选择较成熟电路进行开发足符合该实验光测量需求原传感器输出功率相言更标准体更安装起非常简单着远传输距离够抵抗干绕缺点成高容易购买
方案2：
选光敏电阻测试光强度光敏电阻工作原理利光线射电阻电子进行激发然转变成电子光线射强度越电子数量越电阻会更光敏电阻处里面光电效应电极没什关系够直流电源光敏电阻灵敏度半导体材料入射光波长关价格较便宜性价高
面两方案方案着较线性度准确度缺点明显方案二着较性价够达系统开发需求综述选择第二方案
216电源稳压电路设计
实验选择电池进行供电列出方案：
方案1：
选12V蓄电池作系统供电设备蓄电池着强驱动电流力输出时候十分缺点体太出现问题时更换成非常高视力保护器里太合适决定放弃种方案
方案2：
选3节15 V干电池作系统供电设备提供单片机电压实验验证系统运作时单片机传感器够达系统需求电池出现问题时候更换非常简单
综述选择方案2
217语音模块
语音模块WT588D语音芯片（单片机）正常情况款语音芯片利片发声非常输出输入接口拥外置FLASH存储器完全符合台FLASH单片机配置WT588D性起相简单款51单片机相处WT588D语音芯片广州唯创台湾华邦合作研发优点重复擦烧写语音单片机芯片处非常
218报警模块选择
方案：采语音报警模块
语音报警表面起方便编程相较复杂
方案二发光二极蜂鸣器作报警模块
该方案编程简单利声光相结合仅降低工成时反馈户信息
综述终决定采发光二极蜂鸣器作报警模块
29智蓝牙台灯方案确定
报警模块
单片机
时钟模块
光敏电阻
供电传感器
显示模块
超声波模块
键模块
1STC89C52单片机带两种电路种复位电路种晶振电路中复位电路分两种手动电模式
2中三功第种利超声波进行测量距离第二种光敏电阻检测光强度第三种设置定时报警装置提醒学时间
3仅利超声波感应范围改变测量距离利光线强度差异调节光敏电阻阻值利学时间少定义报警时间
4超声波感应体面部桌子距离安全值时便会声光提醒者时改变坐姿
5会动检测学工作环境光线强度旦发现光线强度高者低便会发出声光警报提醒者需时改变光强度
6学工作时间动进行计时旦时间设定值久会发出声光提醒者该休息
第3章 硬件设计
31单片机系统
311 STC89C52单片机介绍
l 作电路控制核心处理器STC89C52Atmel公司专单片机研发芯片芯片运高密度非易失性存储器成低源消耗低控制器存储空间8K空间相较进行编程控制芯片STC89C52广泛运方面节中STC89C52引脚结构进行挑选式讲解中部分说明该芯片运方式
引脚结构图31示：
图31 STC89C52引脚结构
VCC 电源
GND
图示P10P12外输入引脚P10T2触发输入引角引脚号功请表
引脚号
第二功
P10
T2（定时器计数器T2外部计数输入）时钟输出
P11
T2EX（定时器计数器T2捕捉重载触发信号方控制）
P15
MOSI（系统编程）
P16
MISO（系统编程）
P17
SCK（系统编程）
P3口身具备功外作STC89C52特殊功（第二功）表示
引脚号
第二功
P30
RXD （串行输入）
P31
TXD （串行输出）
P32
(外部中断0)
P33
(外部中断0)
P34
T0 （定时器0外部输入）
P35
T1 （定时器1外部输入）
P36
(外部数存储器写选通)
P37
(外部数存储器写选通)
RST 电路复位输入够门狗计时完成进行复位操作
312 STC89C52单片机系统
整单片机系统设计部件设计安置需深入分析整系统两种两种电路种复位电路种时钟电路 电路复设计两种复位模式种动复位种键复位电路设计相较简单容易操作出现问题较容易解决种复位方式通电源VCCRST端电阻作连接接通电路实现功整系统保持独立工作受外界影响需时钟电路分外重时钟信号控制次设计首选择够时反映出部件运行情况部时钟外部时钟时钟电路设计两种基形式针次研究利时钟电路中部时钟电路种电路够时准确显示部件工作情况图示单片机中工作系统电路设计图
34图呈现STC89C52单片机完整系统电路详细设计图
然晶振电路中输入XTAL1输出XTAL2 设置部电路振荡器面进行外部驱动信息转化根图32知道次研究利利震荡电路原理结合时钟模式XTAL1XTAL2 接够设定时间元件般晶体电容通电路输送进行振荡反应晶振频率果越越高消耗电越越工作正常时晶振频率选择范围12MHz12MHz间会超出范围频率翻翻甚更高情况出现
AS608温湿度传感器识识模块单片机直接采串口方式进行通讯选110592MHz晶振产生9600波特率0误差采110592MHz 石英晶振电容作削弱晶振降低频率石英材质晶振电容选择范围20~40pF区间次实验选范围中间值30pF陶瓷材质谐振器选择范围石英30~50pF区间
图32 晶振电路
整复位电路设计动手动两种方式图33中示复位电路手动动接电源时候电容负极RESET相连电阻电压通RESET端输入高电时候整芯片会原位置然芯片处断工作中加电源时候电压会逐渐变接0图知道复位键电容联起旦复位键没启动整电路连通说接通芯片运行正常开关闭合电达10ms单片机复位键会动闭合电路处连通状态
图33 复位电路结构图
313 控模块电路原理图
DHT11传感器收集数信号传递单片机程序单片机收信号进行加工然加工信号传递显示设备系统完成数接收加工发送整流程然启动报警系统连接蜂鸣器报警系统完成结构图示
图36 STC89C52模块电路设计结构图
32 LCD1602液晶显示模块
LCD显示容分两种种显示字段种显示字符显示字段时需显示信号输送应脚处行点LED字段显示操作似字符显示需求次设计运需显示字符显示方式系统显示设备LCD1602显示器数码显示器LED LCD1602显示器优势明显整体结构轻便巧耗显示容更加丰富彩然明显优点没额外增加驱动电路LCD显示设备已代LED屏成通显示设备
二LCD1602采标准十四脚接口引脚功八点：
（1）第脚：VSS电源
（2）第二脚：VDD接5V正电源
（3）第三脚：V0液晶显示器度调整端
（4）第四脚：RS寄存器选择高电时选择数寄存器低电时选择指令寄存器
（5）第五脚：RW读写信号线高电时候进行读操作低电时进行写操作RSRW时低电时写入指令者显示址RS低电RW高电时读忙信号RS高电RW低电时写入数
（6）第六脚：E端端E端高电跳变成低电时液晶模块执行命令
（7）七十四脚：D0～D78位双数线
（8）十五十六脚：空脚
321 1602液晶显示模块电路原理图
液晶显示模块：功液晶身性质然电压控制相应显示区域旦电压达方会发出亮光会相应图液晶显示器样厚度样分辨率特点呈现出图清晰度会变样现液晶显示器已遍布电视电脑手机等领域
图37 1602显示模块
实物图图示
LCD1602液晶实物图
32 电源电路设计
供电电源采7805稳压芯片稳压成5V传感器单片机供电电路图3
图3 电源电路
33 蜂鸣器驱动电路
蜂鸣器采三极驱动驱动原理图图4
图4 L298N引脚图
34 键电路
系统采4键设定参数设定光强度报警值电路图5
图5 键电路
35 光强度检测电路
光强度检测通光敏电阻进行感应旦光线强烈程度样应阻值会变样出电压样通AD收回够知道种光数值适合光线强度警报值电路图6示
图6 光采集电路
36 语音模块
WT588D特性：
1外挂2M～32MFlash时间32—1054秒掩膜置ROM长支持400秒（@6K采样）采样率支持6K～22K
2DAC输出：13BitPWM输出：12Bit
3置05W功放直接推动05W8Ω扬声器
4支持加载MP3WAVWMA三种音频格式
5工作电压：DC28V～55V
6静态休眠电流：<10uA
7通电脑软件意组合语音插入静音插入静音占存容量已加载语音重复调址重复调占空间芯片具备
8USB载方式支持线载ISP载
97种控制方式： MP3控制模式键控制模式3×8矩阵控制模式口控制模式线串口控制模式三线串口控制模式三线串口控制IO口扩展输出模式
10掩膜脚原致性样音质样更改电路焊接FLASH
11加载500段语音210段控制址位单址位加载128段语音址位语音组合播放
12插入静音时间范围10ms～25min静音占存储空间
语音提示模块电路图图17示
37 超声波坐姿测距模块
超声波坐姿测距模块：选择已做HCRS04模块模块功系统提供距离感应测量四米精确度相高超声波坐姿测距模块带超声波发射器接收器
超声波坐姿测距模块工作程：利输入输出口感应测量然高电信号输送回模块模块转换方波发送出检测否收信号反馈果受信号反馈输入输出口发射高电高电会直保留整超声波发送回时间段测距通高电时间声速积出实物图里面提供5V电压电源连接线GND信号输入TRIG输出信号ECHO
图8 超声波模块实物
电路示：
第4章 软件设计
整系统中单片机系统中作起控制系统效果温湿度传感器识识模块系统显示屏选择键程序选择开发整程序开发利C语言进行数信息编程次设计利Keil单片机软件整系统进行编程首先模块信息分类进行编写编写完成存储编译器形成相关文件然针编写程序进行仿真调试否够满足次实验需求旦满足需求测试相关液晶显示屏键整系统运转否正常行果存足方时更正修改执行相应操作单片机通串行接口温湿度传感器识模板读写
模块完成初始化测试否键果判断键决定否调该子程序
整设计程序液晶显示键程序等必须确保种硬件系统行性进行系统操作识
42流程图设计
建立程序架构流程图前研究课题完整清晰认知动手模块进行分割完成模块功然独立子板块定序连成整体形成总程序总程序形成记第务初始化系统收集温温度信息传递系统流程图41图
单片机初始化
倒计时结束
学时间倒计时开始
学键
蜂鸣器提示
坐姿检测
光线强度检测
否正常
否正确
调整正确
蜂鸣器提示取消
否
否
41程序流程图
43超声波子流程图设计
图42示系统坐姿检测超声波测量子程序流程图
系统初始化
开始
发送超声波脉
等发射超声波
计算避障
显示结果
图42超声波测距子程序流程图
441602液晶显示模块设计
液晶显示设备慢显示电子元器件接收指令时果板块忙标识高电表示时忙接收指令相反低电忙接收指令果读取显示器字符先录入址知道想字符出现位置1602液晶显示板块方便直接连接STC89C52接口该软件流程图图42示
开始
LCD初始化
延时
设第行显示位置
显示第行容
设第二行显示位置
显示第二行容
图43 1602液晶显示模块程序流程图
45光敏电阻模块子程序
单片机初始化
光敏电阻检测光强
AD采集
光线否暗
蜂鸣器提醒
否
46定时模块子程序
单片机初始化
开启定时器计时
45分钟倒计开始kkaishi 时
计时结束
蜂鸣器提醒
否
5系统调试
51硬件焊接
1焊接前筹备工作
焊接准备工作第务先认真查图纸 根图纸需元件进行相关型号规格数量进行核查线路间严格排查否存接触良等问题
2焊接序
首先安装电阻者电容器接着相关二极三极焊接集成电路线路部件安装序般
3元器件焊接求
（1） 安装电容器
安装电容器时定先清仪表标注电极果正负极接错旦短路会烧坏仪表安装电容器定序首先玻璃釉电容器连次连机介质电容器做瓷介质电容器连接工作连接电解容电容器
安装二级
做焊接二级准备工作时方需留意
首先明确阴阳极方二极面标注安装时候标注外清楚焊接时间控制2S针短引线说
（3）三极焊接
针三极焊接正常焊接程中需引线引线需镊子夹住样防止烫伤需量散热时候需装散热片接触面需整光滑添加需进行绝缘设置时候需添加绝缘薄膜脚般利塑料导线电路板连接起
（4）集成电路
电路形成部件焊接电路板部件位置需型号引脚位置尤重首先两引脚焊接稳定边然焊接外边左右序进行焊接操作出现参差齐引脚时候需进行齐根剪
52系统硬件调试
硬件调试核查电路否存问题否接触良焊接否位具方元件否方弄错电路设计错误等情况
查漏补缺简单方法实物电路板电路设计图纸相方没焊接里少元器件目然两相缺少物件补没焊接方补焊
万表检测短路断路虚焊相方便万表连接线路中数字相应档位红黑笔相碰出结果种检测方法相较简单够测出电路短路断路等红黑笔放相应元件果出现鸣声说明段电路存问题进相关问题解决
53系统软件调试
测试需工具：KEIL软件系统硬件PL2303载器等
KEIL软件编写相关代码相应代码生成HEX文件通PL2303载器载单片机中进行程序调试调试程做相关记录反复测试否存系统问题
系统软件调试遇问题：
矩阵键盘键读取方法程序需读取键值应键赋予特定功果直接进行工计算键值话显工作量会较会计算错误造成量时间浪费调试
处理方式：设计配备显示设备显示设备直接获键值记录案显现出分配键设计功样量节省时间确保正确性
54附录
结
文老师教导完成功视力保护器总体设计系统测试调试撰写文离开导师指导支持导师教知识时纠正严谨治学态度懂知识转化学精华善发现足见解决问题时候相信波逐流言听计
设计针单片机功视力保护器进行设计利温湿度采集温度湿度模块进行识接着通液晶显示屏利键进行信息输入输出完成相关操作基实现务求功时间水验限设计作品存着足处次设计程中碰少问题硬件认识软件理解导师悉心指导解决导师次设计宝贵意见建议导师悉心教诲孜孜倦指导清晰弄明白基单片机功视力保护器系统工作程完成文提供帮助次衷心感谢导师
毕业设计相次老师交作业次设计中真真正正体会什理实践相结合知道发现问题该里入手解决真正学致工作认真心细发耐心严谨工作方式印象深刻次计设学间相互学群策群力相互帮助懂什团队力量相信学工作指导作
参考文献
[1] 常敏单片机应程序开发实践[M]北京电子工业出版社2001
[2] 杨旭方单片机控制应实训教程[M]北京：电子工业出版社2010
[3] 武庆生单片机原理应[M]成：电子科技学出版社2003
[4] 王桂荣李宪芝传感器原理应[M]北京：中国电力出版社2010
[5] 刘君华智传感器系统[M]西安：西安电子科技学出版社1999
[6]姚国林单片机原理应技术[M]北京：清华学出版社2009
[7] 张俊谟 单片机中级教程原理应[M] 北京航空航天学出版社2002
[8] Lang Walter Reflexions on the future of microsystems[J]Sensors and Actuators A Physical 1999
[9] Meehan JoanneMuir LindseySCM in Merseyside SMEsBenefits and barriers[J] TQM Journal 2008 2～5
[10]张涛单片机技术北京：电子工业出版社2012
[11]刘训飞单片机技术应[M]北京：清华学出版社2010
[12] Atmel Corporation8bit AVR Microcontroller with 16K Bytes InSystem Programmable Flash Atmega16L data sheetAtmel Corporation2003
[13] SpasovPeter Microcontroller technology[M]Prentice Hall2004
[14]Katsuhiko Ogata Modern Control Engineering[M]New York：Electronics industry 2000
致谢
里首先感谢指导老师指导老师专业素养工作学生态度名挑剔老师次设计程中感受指导老师学生关怀爱护印老师充满敬仰然印老师学校时间提出问题时予解答提出指导性意见感激印老师时点醒初中期毕业设计没引起足够重视果没指导老师现会完全外种糟糕情况
外感谢直身默默支持父母日常生活中起探讨交流学整程中提供帮助整电子专业老师支持够力量次次挑灯夜战攻克问题难关直现守云雾见天明请接受卑微诚挚敬意
感谢父母十年栽培毕业走社会会努力创出片天感谢机械工程学院教育专业专业知识领进电气工程行业中四年教育中信息学院学生文教育专业知识理实际操作做
次感谢信息学院全体老师4年陪伴
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功视力保护器
学 院
信息学院
专 业：
姓 名：
指导老师：
电气工程动化
黄智杰
学 号：
职 称：
160109100954
齐连众
实验师
中国·珠海
二零二零 年 五 月
诚信承诺书
郑重承诺：呈交毕业文功视力保护器指导教师指导独立开展研究取成果文中引观点材料均文序列出参考文献文数真实
承诺签名： 黄智杰
日期： 二零二零 年 三 月 日
摘
青少年视国已成日益严重社会问题视作种现代通病没办法根治目前激光切手术实伤害体然完整戕害着身心健全百年着玻璃凹凸笨办法维系着外界求索目光研究表明造成视99％原源孩子时读书写字时坐姿标准导致眼睛距离书太致
设计三部分电路组成：距离检测电路光强检测电路定时计时电路距离检测电路应超声波反射原理发射器发出振荡脉反射接收器接收放电路接收信号放驱动指示灯闪亮实现距离检测报警功光强检测电路应光敏电阻阻值着外界光强变化实现环境光检测作提醒者调整光强定时计时功应CD4060芯片计时功实现采STC89C52单片机进行控制整系统光线动调节功亮度进行正确调节根传感器感知体位置判断否开关者否发出相应警告纠正坐姿控制方式
关键词：STC89C52超声波光敏电阻CD4060芯片
Abstract
Juvenile myopia has become an increasingly serious social problem in China As a modern common disease myopia can hardly be cured At present laser resection is actually harmful to the natural integrity of the human body and the physical and mental health Therefore for a hundred years people have been using the stupid method of glass concave convex to maintain people＇s eyes of seeking outside world Research shows that 99 of the causes of myopia are due to children＇s sitting posture when reading and writing resulting in their eyes too close to books
The design consists of three parts distance detection circuit light intensity detection circuit timing circuit The distance detection circuit uses the principle of ultrasonic reflection the transmitter sends out the oscillation pulse which is received by the receiver after reflection and then the amplification circuit amplifies the received signal drives the indicator light to flash and realizes the distance detection and alarm functions the light intensity detection circuit uses the resistance value of photosensitive resistor to change with the external light intensity so as to realize the detection of environmental light and remind the user The timing function is mainly realized by the timing function of CD4060 chip I use STC89C52 single chip microcomputer to control the whole system use the automatic light adjustment function to adjust the brightness correctly according to the sensor to perceive the position of the human body judge whether to switch or whether to send out the corresponding warning to correct the sitting posture control mode
Key words STC89C52 ultrasonic photoresist CD4060 chip
目 录
第1章 绪 1
11 课题研究背景意义 1
12研究目 1
13 设计方案提出 2
14文研究容文结构安排 2
第2章 总体方案选择 3
21控芯片选择 3
22 明模块选择 3
23三极驱动模块 4
24 PWM芯片控制模块 4
25 遥控模块选择 4
26热释电红外传感器 5
27光敏电阻 5
28报警模块选择 6
29智蓝牙台灯方案确定 6
第3章 硬件设计 7
31单片机系统 7
32 台灯驱动电路 9
33 键控制电路 10
34 台灯指示电路 11
35光敏电路 11
365V电源电路设计 12
37 光检测电路设计 12
38PCF8591 AD采样电路设计 13
39 JDY30蓝牙模块电路设计 14
310 蜂鸣器报警电路（低电效）设计 16
311HCSR505体热释感应模块电路设计 16
第4章 软件设计 20
41 Keil C52软件简介 20
42 Protel99SE软件简介 21
43 程序流程图 22
5系统调试仿真 23
51硬件焊接 23
52系统硬件调试 24
53系统软件调试 24
54 Proteus仿真 25
541 Proteus仿真软件简介 25
542 Proteus仿真软件 25
543系统仿真图 25
结 26
参考文献 27
致谢 28
第1章 绪
11 课题研究背景
青少年视国已成日益严重社会问题视作种现代通病没办法根治目前激光切手术实伤害体然完整戕害着身心健全百年着玻璃凹凸笨办法维系着外界求索目光调研结果证明部分学生视眼学生常学时候坐姿势标准造成眼睛书间距离学生课堂然然趴桌子书说听导致良惯时间难改变家长担心方结果表明超半学生家长欠缺关保护眼睛知识知道什做视眼盲步差加四成学生没效矫正时治疗国家教育委员会决定学生学时候需定光眼睛需书定距离身体桌子拳距离开始探讨功视力保护器实验利适宜学环境方法学生长期学程中保护眼睛视驼背等现象进行减少非常规措施戒掉良惯
12研究意义目
实验设备原功视力保护器机器进行研发时候需硬件进行制造实验容两部分组成：视力保护器硬件进行设计实现实验时候需考虑样视力保护硬件调试难点设计实验硬件设备时候功视力保护器电路需利超声波技术参利超声波接收头超声波信号进行改变样达利声光提示电路进行工作求次实验视力保护器操作实现操作起非常简单存定缺点缺乏光线控制报警光线影响学生视力原实验利电子硬件基础知识进行探讨帮助期进行功视力保护器研究样提升视力保护效果提供参考价值国外出现需求视力保护器诞生阶段备受关注全球国家公司进行研发希某天视力保护器会非常发展造诣广学生
历次实验学四年学见想做出次总结生中学总结实验综合学科知识机械编程等提高实践力工作坚实基础
13 设计方案提出
设计选择STC89C52单片机作功视力保护器中央处理器件保护器利光敏电阻接收光线AD感应光线强弱光线强弱分成级利设定报警级感应光发出报警信号通超声波测距传感器检测桌面距离果设定值会发出警报利单片机带定时器户连续超设定值样会发出警报系统选择报警电路三极驱动蜂鸣器制作
14文研究容文结构安排
第1章介绍设计课题背景国外研究状况
第2章说明系统方案选择
第3章介绍硬件电路组成方法
第4章介绍软件设计
第5章介绍硬件调试
第2章 总体方案选择
系统采单片机STC89C52+LCD1602液晶+超声波模块+蜂鸣器+ADC0832+光敏电阻+键成
21系统核心硬件选择
构造硬件电路前必须明确设计方案尤模块模块间互斥互通进步规划进选择合适硬件设施
211控芯片选择
方案： 单片机STC89C52作核心控制芯片
STC89C52宏晶科技公司产品具8K网络程序设计闪存低功耗8cmos微处理器STC89C52MCS51核加强版加强MCS51核未加强MCS51功许芯片具4K EPROM存储器STC89C52芯片指令兼容需电方式存储数直接部存储器必外部存储器芯片存储中具成低开发方便线编程载等优点
方案二：采MSP430单片机作控芯片
1996年德州仪器公司发布款MSP 430单片机混合信号处理器
生成数字电路模拟电路形成具种功处理器功处理器优点功强模拟电路集成芯片样功微处理器集成芯片MSP430混合信号处理器耗低带简单命令集种单片机发难度价格高普遍采般电池供电便携仪器中较
综述决定宏晶科技STC89C52单片机作控芯片综合考虑开发难易度成资源合理分配做出决定
212显示模块选择
选择：显示设备配置LCD1602I液晶屏
LCD1602液晶屏优点范围显示出类字符16*232字符全部显示出字符包括数字字母符号定义字符LCD1602范围显示场合5*7点阵组成字符数传输采串行数传输起十分简单显示器市场显示设备HD44780液晶屏控制原理致
选择二： 选LCD1602液晶显示设备
LCD1602表现屏显示分辨率128*64具81924位8位串行行组成液晶显示屏接口较简单方便操作系统表现机互动界面款显示设备显示信息量巨显示象8*4行16*16点阵汉字样够源减少消耗显示功表现全面果全部完会造成空间浪费果设计需屏然造成成浪费
综合述描述考虑设计显示容较少终选LCD1602液晶显示屏显示
213 坐姿检测模块
保护器需判断坐姿否合理列出两方案：
方案1：
选红外热释电传感器红外热释电传感器灵敏感应红外线坐姿正确开视力保护开关坐姿正确红外热释电传感器会输出低信号红外热释电传感器敏感度高视力保护作发生移动保护器会发出报警影响坐着动时候正常运行综述红外热释电传感器功视力保护器佳选择放弃方案
方案2：
选超声波传感器进行检测超声波传感器利脸学桌子距离判断坐姿否正确果距离达设定值会发出报警传感器质量体操作简单成低作视力保护器符合实验求综述选择方案
214 光强度检测模块
光度传感器选择
方案1：
选光度传感器型号M124749传感器选择较成熟电路进行开发足符合该实验光测量需求原传感器输出功率相言更标准体更安装起非常简单着远传输距离够抵抗干绕缺点成高容易购买
方案2：
选光敏电阻测试光强度光敏电阻工作原理利光线射电阻电子进行激发然转变成电子光线射强度越电子数量越电阻会更光敏电阻处里面光电效应电极没什关系够直流电源光敏电阻灵敏度半导体材料入射光波长关价格较便宜性价高
面两方案方案着较线性度准确度缺点明显方案二着较性价够达系统开发需求综述选择第二方案
216电源稳压电路设计
实验选择电池进行供电列出方案：
方案1：
选12V蓄电池作系统供电设备蓄电池着强驱动电流力输出时候十分缺点体太出现问题时更换成非常高视力保护器里太合适决定放弃种方案
方案2：
选3节15 V干电池作系统供电设备提供单片机电压实验验证系统运作时单片机传感器够达系统需求电池出现问题时候更换非常简单
综述选择方案2
217语音模块
语音模块WT588D语音芯片（单片机）正常情况款语音芯片利片发声非常输出输入接口拥外置FLASH存储器完全符合台FLASH单片机配置WT588D性起相简单款51单片机相处WT588D语音芯片广州唯创台湾华邦合作研发优点重复擦烧写语音单片机芯片处非常
218报警模块选择
方案：采语音报警模块
语音报警表面起方便编程相较复杂
方案二发光二极蜂鸣器作报警模块
该方案编程简单利声光相结合仅降低工成时反馈户信息
综述终决定采发光二极蜂鸣器作报警模块
29智蓝牙台灯方案确定
报警模块
单片机
时钟模块
光敏电阻
供电传感器
显示模块
超声波模块
键模块
1STC89C52单片机带两种电路种复位电路种晶振电路中复位电路分两种手动电模式
2中三功第种利超声波进行测量距离第二种光敏电阻检测光强度第三种设置定时报警装置提醒学时间
3仅利超声波感应范围改变测量距离利光线强度差异调节光敏电阻阻值利学时间少定义报警时间
4超声波感应体面部桌子距离安全值时便会声光提醒者时改变坐姿
5会动检测学工作环境光线强度旦发现光线强度高者低便会发出声光警报提醒者需时改变光强度
6学工作时间动进行计时旦时间设定值久会发出声光提醒者该休息
第3章 硬件设计
31单片机系统
311 STC89C52单片机介绍
l 作电路控制核心处理器STC89C52Atmel公司专单片机研发芯片芯片运高密度非易失性存储器成低源消耗低控制器存储空间8K空间相较进行编程控制芯片STC89C52广泛运方面节中STC89C52引脚结构进行挑选式讲解中部分说明该芯片运方式
引脚结构图31示：
图31 STC89C52引脚结构
VCC 电源
GND
图示P10P12外输入引脚P10T2触发输入引角引脚号功请表
引脚号
第二功
P10
T2（定时器计数器T2外部计数输入）时钟输出
P11
T2EX（定时器计数器T2捕捉重载触发信号方控制）
P15
MOSI（系统编程）
P16
MISO（系统编程）
P17
SCK（系统编程）
P3口身具备功外作STC89C52特殊功（第二功）表示
引脚号
第二功
P30
RXD （串行输入）
P31
TXD （串行输出）
P32
(外部中断0)
P33
(外部中断0)
P34
T0 （定时器0外部输入）
P35
T1 （定时器1外部输入）
P36
(外部数存储器写选通)
P37
(外部数存储器写选通)
RST 电路复位输入够门狗计时完成进行复位操作
312 STC89C52单片机系统
整单片机系统设计部件设计安置需深入分析整系统两种两种电路种复位电路种时钟电路 电路复设计两种复位模式种动复位种键复位电路设计相较简单容易操作出现问题较容易解决种复位方式通电源VCCRST端电阻作连接接通电路实现功整系统保持独立工作受外界影响需时钟电路分外重时钟信号控制次设计首选择够时反映出部件运行情况部时钟外部时钟时钟电路设计两种基形式针次研究利时钟电路中部时钟电路种电路够时准确显示部件工作情况图示单片机中工作系统电路设计图
34图呈现STC89C52单片机完整系统电路详细设计图
然晶振电路中输入XTAL1输出XTAL2 设置部电路振荡器面进行外部驱动信息转化根图32知道次研究利利震荡电路原理结合时钟模式XTAL1XTAL2 接够设定时间元件般晶体电容通电路输送进行振荡反应晶振频率果越越高消耗电越越工作正常时晶振频率选择范围12MHz12MHz间会超出范围频率翻翻甚更高情况出现
AS608温湿度传感器识识模块单片机直接采串口方式进行通讯选110592MHz晶振产生9600波特率0误差采110592MHz 石英晶振电容作削弱晶振降低频率石英材质晶振电容选择范围20~40pF区间次实验选范围中间值30pF陶瓷材质谐振器选择范围石英30~50pF区间
图32 晶振电路
整复位电路设计动手动两种方式图33中示复位电路手动动接电源时候电容负极RESET相连电阻电压通RESET端输入高电时候整芯片会原位置然芯片处断工作中加电源时候电压会逐渐变接0图知道复位键电容联起旦复位键没启动整电路连通说接通芯片运行正常开关闭合电达10ms单片机复位键会动闭合电路处连通状态
图33 复位电路结构图
313 控模块电路原理图
DHT11传感器收集数信号传递单片机程序单片机收信号进行加工然加工信号传递显示设备系统完成数接收加工发送整流程然启动报警系统连接蜂鸣器报警系统完成结构图示
图36 STC89C52模块电路设计结构图
32 LCD1602液晶显示模块
LCD显示容分两种种显示字段种显示字符显示字段时需显示信号输送应脚处行点LED字段显示操作似字符显示需求次设计运需显示字符显示方式系统显示设备LCD1602显示器数码显示器LED LCD1602显示器优势明显整体结构轻便巧耗显示容更加丰富彩然明显优点没额外增加驱动电路LCD显示设备已代LED屏成通显示设备
二LCD1602采标准十四脚接口引脚功八点：
（1）第脚：VSS电源
（2）第二脚：VDD接5V正电源
（3）第三脚：V0液晶显示器度调整端
（4）第四脚：RS寄存器选择高电时选择数寄存器低电时选择指令寄存器
（5）第五脚：RW读写信号线高电时候进行读操作低电时进行写操作RSRW时低电时写入指令者显示址RS低电RW高电时读忙信号RS高电RW低电时写入数
（6）第六脚：E端端E端高电跳变成低电时液晶模块执行命令
（7）七十四脚：D0～D78位双数线
（8）十五十六脚：空脚
321 1602液晶显示模块电路原理图
液晶显示模块：功液晶身性质然电压控制相应显示区域旦电压达方会发出亮光会相应图液晶显示器样厚度样分辨率特点呈现出图清晰度会变样现液晶显示器已遍布电视电脑手机等领域
图37 1602显示模块
实物图图示
LCD1602液晶实物图
32 电源电路设计
供电电源采7805稳压芯片稳压成5V传感器单片机供电电路图3
图3 电源电路
33 蜂鸣器驱动电路
蜂鸣器采三极驱动驱动原理图图4
图4 L298N引脚图
34 键电路
系统采4键设定参数设定光强度报警值电路图5
图5 键电路
35 光强度检测电路
光强度检测通光敏电阻进行感应旦光线强烈程度样应阻值会变样出电压样通AD收回够知道种光数值适合光线强度警报值电路图6示
图6 光采集电路
36 语音模块
WT588D特性：
1外挂2M～32MFlash时间32—1054秒掩膜置ROM长支持400秒（@6K采样）采样率支持6K～22K
2DAC输出：13BitPWM输出：12Bit
3置05W功放直接推动05W8Ω扬声器
4支持加载MP3WAVWMA三种音频格式
5工作电压：DC28V～55V
6静态休眠电流：<10uA
7通电脑软件意组合语音插入静音插入静音占存容量已加载语音重复调址重复调占空间芯片具备
8USB载方式支持线载ISP载
97种控制方式： MP3控制模式键控制模式3×8矩阵控制模式口控制模式线串口控制模式三线串口控制模式三线串口控制IO口扩展输出模式
10掩膜脚原致性样音质样更改电路焊接FLASH
11加载500段语音210段控制址位单址位加载128段语音址位语音组合播放
12插入静音时间范围10ms～25min静音占存储空间
语音提示模块电路图图17示
37 超声波坐姿测距模块
超声波坐姿测距模块：选择已做HCRS04模块模块功系统提供距离感应测量四米精确度相高超声波坐姿测距模块带超声波发射器接收器
超声波坐姿测距模块工作程：利输入输出口感应测量然高电信号输送回模块模块转换方波发送出检测否收信号反馈果受信号反馈输入输出口发射高电高电会直保留整超声波发送回时间段测距通高电时间声速积出实物图里面提供5V电压电源连接线GND信号输入TRIG输出信号ECHO
图8 超声波模块实物
电路示：
第4章 软件设计
整系统中单片机系统中作起控制系统效果温湿度传感器识识模块系统显示屏选择键程序选择开发整程序开发利C语言进行数信息编程次设计利Keil单片机软件整系统进行编程首先模块信息分类进行编写编写完成存储编译器形成相关文件然针编写程序进行仿真调试否够满足次实验需求旦满足需求测试相关液晶显示屏键整系统运转否正常行果存足方时更正修改执行相应操作单片机通串行接口温湿度传感器识模板读写
模块完成初始化测试否键果判断键决定否调该子程序
整设计程序液晶显示键程序等必须确保种硬件系统行性进行系统操作识
42流程图设计
建立程序架构流程图前研究课题完整清晰认知动手模块进行分割完成模块功然独立子板块定序连成整体形成总程序总程序形成记第务初始化系统收集温温度信息传递系统流程图41图
单片机初始化
倒计时结束
学时间倒计时开始
学键
蜂鸣器提示
坐姿检测
光线强度检测
否正常
否正确
调整正确
蜂鸣器提示取消
否
否
41程序流程图
43超声波子流程图设计
图42示系统坐姿检测超声波测量子程序流程图
系统初始化
开始
发送超声波脉
等发射超声波
计算避障
显示结果
图42超声波测距子程序流程图
441602液晶显示模块设计
液晶显示设备慢显示电子元器件接收指令时果板块忙标识高电表示时忙接收指令相反低电忙接收指令果读取显示器字符先录入址知道想字符出现位置1602液晶显示板块方便直接连接STC89C52接口该软件流程图图42示
开始
LCD初始化
延时
设第行显示位置
显示第行容
设第二行显示位置
显示第二行容
图43 1602液晶显示模块程序流程图
45光敏电阻模块子程序
单片机初始化
光敏电阻检测光强
AD采集
光线否暗
蜂鸣器提醒
否
46定时模块子程序
单片机初始化
开启定时器计时
45分钟倒计开始kkaishi 时
计时结束
蜂鸣器提醒
否
5系统调试
51硬件焊接
1焊接前筹备工作
焊接准备工作第务先认真查图纸 根图纸需元件进行相关型号规格数量进行核查线路间严格排查否存接触良等问题
2焊接序
首先安装电阻者电容器接着相关二极三极焊接集成电路线路部件安装序般
3元器件焊接求
（1） 安装电容器
安装电容器时定先清仪表标注电极果正负极接错旦短路会烧坏仪表安装电容器定序首先玻璃釉电容器连次连机介质电容器做瓷介质电容器连接工作连接电解容电容器
安装二级
做焊接二级准备工作时方需留意
首先明确阴阳极方二极面标注安装时候标注外清楚焊接时间控制2S针短引线说
（3）三极焊接
针三极焊接正常焊接程中需引线引线需镊子夹住样防止烫伤需量散热时候需装散热片接触面需整光滑添加需进行绝缘设置时候需添加绝缘薄膜脚般利塑料导线电路板连接起
（4）集成电路
电路形成部件焊接电路板部件位置需型号引脚位置尤重首先两引脚焊接稳定边然焊接外边左右序进行焊接操作出现参差齐引脚时候需进行齐根剪
52系统硬件调试
硬件调试核查电路否存问题否接触良焊接否位具方元件否方弄错电路设计错误等情况
查漏补缺简单方法实物电路板电路设计图纸相方没焊接里少元器件目然两相缺少物件补没焊接方补焊
万表检测短路断路虚焊相方便万表连接线路中数字相应档位红黑笔相碰出结果种检测方法相较简单够测出电路短路断路等红黑笔放相应元件果出现鸣声说明段电路存问题进相关问题解决
53系统软件调试
测试需工具：KEIL软件系统硬件PL2303载器等
KEIL软件编写相关代码相应代码生成HEX文件通PL2303载器载单片机中进行程序调试调试程做相关记录反复测试否存系统问题
系统软件调试遇问题：
矩阵键盘键读取方法程序需读取键值应键赋予特定功果直接进行工计算键值话显工作量会较会计算错误造成量时间浪费调试
处理方式：设计配备显示设备显示设备直接获键值记录案显现出分配键设计功样量节省时间确保正确性
54附录
结
文老师教导完成功视力保护器总体设计系统测试调试撰写文离开导师指导支持导师教知识时纠正严谨治学态度懂知识转化学精华善发现足见解决问题时候相信波逐流言听计
设计针单片机功视力保护器进行设计利温湿度采集温度湿度模块进行识接着通液晶显示屏利键进行信息输入输出完成相关操作基实现务求功时间水验限设计作品存着足处次设计程中碰少问题硬件认识软件理解导师悉心指导解决导师次设计宝贵意见建议导师悉心教诲孜孜倦指导清晰弄明白基单片机功视力保护器系统工作程完成文提供帮助次衷心感谢导师
毕业设计相次老师交作业次设计中真真正正体会什理实践相结合知道发现问题该里入手解决真正学致工作认真心细发耐心严谨工作方式印象深刻次计设学间相互学群策群力相互帮助懂什团队力量相信学工作指导作
参考文献
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致谢
里首先感谢指导老师指导老师专业素养工作学生态度名挑剔老师次设计程中感受指导老师学生关怀爱护印老师充满敬仰然印老师学校时间提出问题时予解答提出指导性意见感激印老师时点醒初中期毕业设计没引起足够重视果没指导老师现会完全外种糟糕情况
外感谢直身默默支持父母日常生活中起探讨交流学整程中提供帮助整电子专业老师支持够力量次次挑灯夜战攻克问题难关直现守云雾见天明请接受卑微诚挚敬意
感谢父母十年栽培毕业走社会会努力创出片天感谢机械工程学院教育专业专业知识领进电气工程行业中四年教育中信息学院学生文教育专业知识理实际操作做
次感谢信息学院全体老师4年陪伴
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