物联网技术在视力保护领域的应用55

物联网技术在视力保护领域的应用摘要：根据历次进行的全国中小学生体质调查的结果显示，中小学生近视眼比率一直上升。近视会给学生的生活和学习带来很多不方便，而且会严重影响他们自信心和将来的职业选择，这已经成为非常严重社会问题。所以，对于中小学生近视的预防和培养学生良好的学习习惯变得尤为重要。研究物联网技术在视力保护领域的应用，就显得十分重要且意义重大。本文提出了一种基于物联网的视力保护器。首先，分析中小学生如何进行视力保护，在此基础之上提出设计需求，然后据此选定系统需要的主要模块，进行电路设计，完成系统电路图的绘制。在硬件上采用了单片机作为电路的核心，并在核心硬件上再加上以超声波模块为主体的距离报警电路、由光敏电阻和ADC0832芯片组成的光线强度报警电路及报警电路。在软件上，使用C语言编程产生脉冲的方法实现对硬件的调用。通过软件和硬件的结合使系统在坐姿调整，光线条件，学习时间长短三个方面对学生的视力进行有效的保护，同时促进学生养成正确的学习习惯。关键词：单片机；定时器；超声波；视力保护；ADC0832TheInternetofthingstechnologyintheapplicationinthefieldofvisionprotectionAbstract:accordingtoallpreviousnationalprimaryandmiddleschoolstudentsphysicalinvestigation,accordingtotheresultsofprimaryandmiddleschoolstudentsmyopiaratehasbeenrising.Myopiawillbringstudents'lifeandlearningalotofinconvenience,andwillseverelyaffecttheirself-confidenceandcareeroptionsinthefuture,thishasbecomeaveryserioussocialproblem.So,forprimaryandmiddleschoolstudentsmyopiapreventionandraisesthestudentgoodstudyhabitsbecomeparticularlyimportant.ResearchontheInternetofthingstechnologyappliedinthefieldofvisionprotection,itisveryimportantandsignificant.Inthispaper,eyeprotectionbasedontheInternetofThings.Firstly,howstudentseyesightprotection,designrequirementsputforwardonthisbasis,andaccordinglythemainmoduleofthesystemneedtoselect,circuitdesign,completerenderingsystemcircuitdiagram.Hardwareusesasinglechipasthecoreofthecircuit,andatthecoreofthehardwaremodulecoupledtotheultrasonicdistanceasthemainalarmcircuit,thelightintensityofthealarmcircuitandalarmcircuitbythephotosensitiveresistorandADC0832chipcomponent.Insoftware,usingtheCprogramminglanguagegeneratesapulse-implementedmethodcallstothehardware.Throughacombinationofsoftwareandhardwaretomakethesystempostureadjustment,lightingconditions,thedurationofstudythreeaspectsofthestudent'svisionforeffectiveprotection,whilepromotingstudentstodevelopproperstudyhabits.Keywords:SCM；timer；ultrasonic；ADC0832；preservationofeyesigh0引言物联网在中国早在1999年就提出来了。当时它被叫做传感网。其定义是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。“物联网概念”是在“互联网概念”的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。2009年8月,温家宝总理在无锡考察时提出“感知中国”的概念，在此之后全中国掀起了一股物联网的热潮，到现在物联网已经用在了我国物流、交通、食品安全、医疗、安全防范、安全监管等各个方面。本文重点介绍物联网在视力保护方面上的应用，分析目前视力保护器的发展状况,列出一些发展的建议。1研究物联网在视力保护领域的背景与意义随着社会竞争越来越大，中小学生所面临的学习压力越来越大，这不仅给现在的学生带来了压力还有身体的损伤，也导致学生的近视率越来越高，到现在学生近视已经成为了一个社会问题，近视学生的年龄也越来越低。防治儿童近视研究所某项目调查的结果表明我国的中小学生近视率逐年增高，现在已经达到了50％以上,在全国总人口中有近4亿人是近视患者。近视不仅给学生带来生活和学习的不方便，而且造成他们心理上的不自信和未来职业选择上的一系列限制，厚厚的眼镜片也会让他们在未来生活中的竞争力下降。在现实生活中用人单位对许多职业都有有明确的视力要求，而且如果近视之后是很难恢复到原有视力的，这会一定程度上阻碍孩子将来的职业的选择和未来的职业发展。近视不但发生率高而且它的治愈率低，难度大，没有办法彻底治愈。目前的激光切除手术可以恢复视力但是也损害了身体并且如果保养不好会更容易重新近视。直到现在，眼镜依旧是人们维系清晰目光的主要手段。如果不改变孩子的不良习惯，孩子很可能要与眼镜相伴一生，不仅在形象上和生活上带来不便，对未来的择业也会有影响。在治疗难度大的现实情况下，就必然要需要采用物理预防的方式来避免近视的发生，通过合适的读写环境和科学防范方式来避免近视发生，使用物理预防不采用药物的方式来避免因为不合正确的读写坐姿给学生带来身体上的伤害。在一些列的调查结果中显示读写姿势不正确和学习环境的不适合是造成学生近视的最主要原因。学生们读书写字的时候坐姿不正确，眼睛离书本的距离太近，甚至还有许多学生喜欢在桌子上趴着写作业，还听不进去老师的督促和家长的劝说，嫌弃他们的唠叨，很难扭转习惯。对于学习的标准姿势，国家教委早就明确说明，学生在阅读和写作的时候，应该在合适的周围环境亮度下，在坐姿上要求眼睛距离书本要有一尺的距离，身体距离书桌要有一拳的宽度。现在学习压力大，学习任务繁重，使用保护视力的装置对于学生的视力将起到更多的保护。为了孩子的健康，让孩子养成良好的学习习惯，避免视力和其他驼背病症的发生，专门设计一款用于中小学生的视力保护器是非常有必要的。从预防医学来看，现在不仅仅应该从治疗的观点上去看，而应该从根本上来预防病症的发生。2视力保护器现状现在国内外市场已经有多种类型的视力保护器。在国内生产的视力保护器分为两种，一种是只采用物理的方式在使用时以阻碍的方式进行坐姿的强行矫正，虽然能够对坐姿进行有效的归正，但是用户感受太差，束缚感较强；另一种采用电子方式来提醒，但功能特点比较单一，不能全方位进行视力的有效保护。国外也致力于对保护视力的研究，但是他们更侧重于对近视原因的研究。美国德克萨斯大学西南医学中心何于光博士表示，吃鱼和新鲜蔬菜能够保护视力，降低发生近视的概率。他们认为通过合理的饮食营养搭配，以及正确的学习习惯，对视力的保护能起到事半功倍的作用。研究证明，市场上真正的多功能视力保护器几乎没有。现有的产品只是侧重视力保护的一方面，功能比较单一，不能从多个角度保护使用者的视力。由于现在国内外大量的市场需求，视力保护器的起步才刚刚开始，存在很大的发展空间，相信未来视力保护器一定会得到巨大的发展，为广大的中小学生的视力保护做出根本的保障。3视力保护器的设计与实现设计的视力保护器以单片机为核心，结合电子和物理方面的知识，利用测距传感器，时钟电路，LCD显器，发光二极管组成的外部电路，再结合适当的软件。视力保护器的主要服务对象是中小学生，具有坐姿提醒，光强提醒和定时提醒的功能，具有高灵敏度低成本方便携带的优点，并且适应多种环境。本人设计的方案基于单片机系统开发板，实现测距离测量功能，通过距离的实时变化来提醒坐姿的矫正，进行周围光线的测量，以及就学习时间的控制提醒，通过这一系列的技术与硬件的结合实现视力保护的作用。3.1视力保护器的特点与功能概述现在视力保护器才刚刚开始起步，本人预期设计的视力保护器有多方面的功能。设计的视力保护器以单片机为核心，结合电子和物理方面的知识，利用测距传感器，时钟电路，LCD显器，发光二极管组成的外部电路，再结合适当的软件进行开发。视力保护器的主要服务对象是中小学生，具有坐姿提醒，光强提醒和定时提醒的功能，具有高灵敏度低成本方便携带的优点，并且适应多种环境。实现坐姿提醒功能，需要首先实现测距离测量功能，通过距离的实时变化来提醒坐姿的矫正；进行周围光线的测量，实现光强提醒的功能；还要实现计时功能以便能够对学习时间进行控制，通过这一系列的技术与硬件的结合实现视力保护的作用。3.2视力保护器的具体研究系统采用STC89C52单片机作为视力保护器的核心控制单元。光线检测功能是利用光敏电阻采集光线信号，通过AD采集光线信号的强弱，把光线强度等级化，通过设定报警等级来确定光照不足时报警。坐姿提醒部分利用超声波测距传感器测出人脸部与桌面的距离，当小于设定值时发出报警声提醒。学习时间控制计时部分通过单片机内部定时器计时，当使用达到预先的设定值时会提醒使用者注意休息。系统采用的提示电路由蜂鸣器与二极管组成。(1)主控制器模块系统采用STC89C52单片机作为多功能视力保护器的核心控制单元，充分分析我们的系统，其关键在于实现系统的自动报警与提醒，处理超声波测得的信号，以及处理光照强度信息。单片机拥有控制简单、方便、快捷的优势。在系统中，单片机可以充分发挥其资源、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。并且STC89C52单片机具有功能强大的位操作指令，I/O口均可按位寻址，程序空间多达8K，对于本设计也绰绰有余，更可贵的是STC89C52单片机价格非常低廉,因此选用STC89C52。(2)光照强度检测模块采用光敏电阻。光敏电阻的工作原理是当有光线照射时，电阻内原本处于稳定状态的电子受到激发，成为自由电子，所以光线越强，产生的自由电子也就越多，电阻就会越小。光敏电阻的优点有内部的光电效应和电极无关(光电二极管才有关)，即可以使用直流电源，灵敏度和半导体材料、以及入射光的波长有关，价格低廉，性价比高。(3)坐姿检测模块采用超声波传感器检测。通过测量人脸与桌面的距离来确定坐姿。当距离小于设定值时就提醒。超声波体积小，重量轻，使用方便。价格实惠，对推动视力保护器的普及有很好的优势，能够较好的满足系统的要求。(4)显示模块用LCD1602液晶进行显示。LCD1602由于其显示清晰，显示内容丰富、清晰，显示信息量大，使用方便，显示快速而得到了广泛的应用。单对于此系统我们需要显示丰富的内容，人机界面需要友好。4结果预期系统在经过硬件的制作和软件的编程之后，可以很好地结合在一起，系统能够正常的工作，可以在坐姿，周围光线以及学习时间控制三个方面对使用进行有效的视力保护。系统预期具备以下功能：(1)当使用者脸部与桌面之间的距离小于设定值时,电路将发出声音提示；(2)当读写环境光线照度不足时,电路将发出声音提示(不足的确定，已设定值为标准)；(3)当使用时间达到设定时间时,电路自动发出声音提示,提醒使用者注意休息；(4)距离，光线，时间设定，均可以在设定界面进行更改，并保存在处理器内部；(5)使用界面的合理性，便于使用，按键不同功能的合理划分，使用要更人性化；(6)电路可靠，系统响应灵敏，提醒及时，用户体验良好。5结束语在整理这篇文档的过程中我学到了很多知识。因为以前我