新版青少年视力保护仪

新版青少年视力保护仪新版青少年视力保护仪第1页1、背景近视是青少年中较为普遍问题。看书时间过长，看书环境不适合，看书姿势不正确等是造成这一问题个别原因。在课程设计试验中，咱们小组选取青少年视力保护仪这一课题，目标是设计一个装置，能够在上面这些情况下报警，从而降低上面这些原因给青少年视力造成不良影响。2023/4/27课程设计2新版青少年视力保护仪第2页2、技术指标要求1）定时：看书或作业超出一定时间后，语音提醒阅读时间过长，而且指示灯亮。详细看书连续时间能够在软件中设置，预设为45分钟。2）光敏：光线较弱不适合阅读时，蜂鸣器发声，提醒光线不足，而且指示灯亮。光线强弱阈值选择能够经过调整滑动变阻器实现，选取了一个较为合理指标后便能够保持不变。3）测距：阅读姿势不正确，即眼睛离书本太近时，蜂鸣器发声，提醒更正坐姿，而且指示灯亮。距离预设为30cm，可调整。2023/4/27课程设计3新版青少年视力保护仪第3页3、方案论证

1）计时与定时采取PCF8563对比喻案：直接用单片机PCF8563是专用时钟芯片，计时准确。将该芯片初始化后，它便开始计时，从里面读取时间数据显示出来即可，这么编程所需计算量便很小。另首先，PCF8563提供了较多其它功效，如定时，分钟、时钟、日期、星期报警等，所以试验要求功效很方便。实现这些功效所需单片机编程很复杂，咱们采取PCF8563。2023/4/27课程设计4新版青少年视力保护仪第4页2）判断光线是否充分采取光敏电阻对比喻案：采取光敏芯片ON9668经过查阅资料，咱们找到光敏芯片ON9668，但没有购置到，所以最终采取光敏电阻。实际上，光敏电阻良好性能足以使咱们完成目标，所以光敏芯片似乎不是那么必要。2023/4/27课程设计5新版青少年视力保护仪第5页3）距离采取红外发射和接收对比喻案：水银开关、超声测距主要有红外、超声和水银开关三种形式，各有各特征。咱们选择是红外，另外两个与咱们做同一课题小组分别选择其它两种，最终都得出了想要结果。因为环境中有大量红外线存在，所以要选择性地发射和接收一定频率红外线，这么才能准确实现测距功效，而且不会受环境太大影响。2023/4/27课程设计6新版青少年视力保护仪第6页4）报警采取语音芯片ISD1420报警选取是语音芯片ISD1420，它能分段录音20s左右，再经过选取地址分段放出。在不一样情况下放不一样音，从而到达报警功效。2023/4/27课程设计7新版青少年视力保护仪第7页5）编程采取C语言对比喻案：汇编语言咱们选择C语言编程，因为它比汇编语言结构上更清楚，易于调试，而且C语言适宜于处理大量计算。经过这门课程学习一些新知识是咱们选择C语言另一原因。因为以前没有学习过，所以开始使用时存在很多困难，借阅相关书籍学习之后便处理了一些问题，很好完成了要求软件设计。2023/4/27课程设计8新版青少年视力保护仪第8页4、系统框图2023/4/27课程设计9调整时间开始确定液晶显示器开始计时定时时间到语音提醒看书时间过长看书时间过长报警灯亮光线过暗INT0语音提醒光线过暗光线过暗报警灯亮距离过近INT1语音提醒坐姿不正确距离过近报警灯亮新版青少年视力保护仪第9页5、单元电路设计、参数计算、元器件选取

1）时钟芯片将PCF8563两个引脚SCL、SDA分别接到P1.0、P1.1，经过单片机P1口模拟I2C总线进行通讯。2023/4/27课程设计10新版青少年视力保护仪第10页2）光敏个别2023/4/27课程设计11亮电阻暗电阻新版青少年视力保护仪第11页2023/4/27课程设计12新版青少年视力保护仪第12页3）红外发射个别发射频率为2023/4/27课程设计13新版青少年视力保护仪第13页4）红外接收个别对特定频段进行处理，从而能够排除环境原因干扰。图中R23是用来调整接收频率，200KΩ对应接收频率为40KHZ左右。2023/4/27课程设计14新版青少年视力保护仪第14页5）语音芯片个别ISD1420是使用方便单片20s语音录放芯片；存放语音信号能够不耗电保留较长时间；能够重复录放；能够分段进行信息处理1至160段；5V单电源工作。运行对应程序后，按S1键开始录音，能够分多段进行录音，咱们只需要录三段音即可。按S2键能够分段放音。使用时，先录三段音，再将语音芯片接到单片机上，在中止里调用该芯片，从而决定播放哪段录音。2023/4/27课程设计15新版青少年视力保护仪第15页2023/4/27课程设计16新版青少年视力保护仪第16页6、电路原理图2023/4/27课程设计17新版青少年视力保护仪第17页7、工作原理先给语音芯片录三段音。给该装置上电后，先调整时间，按确定键后时钟芯片开始运行，并按设定参数进行定时。定时时间到后，语音报警而且对应报警灯亮。该装置运行过程中，一旦光线过暗，或者看书人离桌面太近，语音报警而且对应报警灯亮。2023/4/27课程设计18新版青少年视力保护仪第18页8、软件设计程序设计分为两个别,一个别用于控制ISD1420进行分段录音和放音,录好音后供主程序调用。另一个别为主程序，在主程序中，实现时钟芯片初始时间设定，读取芯片时间并在数码管上显示，同时在外界光线过暗或人距离书本过近时，响应中止，并在中止中控制语音芯片放音以及控制相关LED灯发光。2023/4/27课程设计19新版青少年视力保护仪第19页语音芯片在与单片机进行连接时，地址线A0，A1，A2，A7接地，A3，A4，A5，A6分别接在单片机P1口上P1.0,P1.1,P1.2,P1.3，则三段录音首地址分别为0x28,0x50和0x78，每段录音时间大约为5秒。REC及PLAYL分别接在P1.4及P1.5,分P1.6及P1.7分别定义为RECORD键和PLAY键。在运行录音程序时，按下RECORD键后进行录音，按三次则录完三段音；录音完成后可按PLAY键进行放音，按一下放一段音，用于检测录音效果。2023/4/27课程设计20新版青少年视力保护仪第20页光线太暗输出接中止0，距离太近输出接中止1。主程序中，经过模拟I2C总线与PCF8563进行通信，主程序开始运行时，先向时钟芯片写入初始时间和倒计时时间，接着等候按键以调整初始时间，到达校按时间目标。设置完后开始读取PCF8563时间并在数码管上显示，这时若有外部中止，则进入中止服务程序。2023/4/27课程设计21新版青少年视力保护仪第21页2023/4/27课程设计22YESYESYESYESNONONONO开始结束等候按录音键按下录音键？录音满3次？录音等候按放音键按下放音键？放音满3次？放音YESNO发送数据及设计定时选择时/分加1或减1此次结束？NO选择读数据确定显示时间报警YES定时时间到？开始时钟芯片个别录音及放音个别新版青少年视力保护仪第22页中止个别2023/4/27课程设计23光线过暗INT0语音提醒光线过暗光线过暗报警灯亮距离过近INT1语音提醒坐姿不正确距离过近报警灯亮新版青少年视力保护仪第23页9、电路调试，测试数据统计、分析上电后经过按键能够调整起始时间，确定后时间显示很正常，定时也很准确；一旦遮住光敏电阻，语音报警而且对应报警灯亮；人离桌面太近，低于30cm左右，语音报警而且对应报警灯亮。结果都符合要求。2023/4/27课程设计24新版青少年视力保护仪第24页10、存在问题1、距离似乎没有方法随心所欲地调整，最少很不敏感；2、是否能检测到红外线与反射物靠近装置速度相关，当速度很慢时并不能检测到什么；3、即使检测到红外线，也只是出现一个瞬时低电平，而不是老师所要求稳定低电平。4、产生中止并报警时，时间显示暂停。2023/4/27课程设计25新版青少年视力保护仪第25页11、参考文件1）赵亮，侯国锐。单片机C语言编程与实例。人民邮电出版社。年9月第1版。2）龚运新。单片机C语言开发技术。清华大学出版社。年10月第1次印刷。3)李朝青。单片机原理与接口技术。北京航空航天大学出版社。年10月第3版。4）刘京南主编，王成华副主编。电子电路基础。电子工业出版社。年1月第3次印刷。5）PCF8563日历时钟芯片原理及应用设计。广州周立功单片机发展有限企业。6）ISD1110/ISD1420系列语音录放集成电路应用说明。7）555时基电路技术手册。8）吴芳，孙志浩，李永峰等。红外测