论文总字数：14120字

摘 要

：本设计基于STC89C51型单片机为核心控制器件，设计了一种包含测距、感光和定时的多功能红外视力保护仪。该设计实现了对学习时间进行定时并通过报警来提示时间已到的功能。通过实物证明该视力保护器可行，使用方便。本设计的电子硬件的制作和理论的分析，为进一步设计多功能视力保护器提供有效的参考。

关键字：测距，感光，定时，红外，视力保护

Abstract: In this paper a multi-functional infrared vision protecting device is designed, which possesses the functions of mesuring distances, photosensibility and reading-time alarming. The system can set the lenth of reading-time and it can alarm when the time come to the end. Practice has proved that vision protectiing set is feasible and easy to use. The experince of success of the vision protecting device system is useful to perfect further future multi-functional device.

Keywords：distance-mesuring, photosensibility, time, infrared, vision protecting

目 录

1前言 4

1.1 研究背景和意义 4

1.2 国内外发展现状 4

1.3本设计主要研究内容 5

2智能视力保护器总系统设计 6

2.1 系统总框图 6

2.2 单片机的选择 6

2.3传感器的选择 7

3 系统硬件电路的设计 7

3.1 系统硬件总电路构成 7

3.2 单片机系统 8

3.3显示系统 11

3.4蜂鸣器报警电路 12

3.5按键电路 13

3.6光敏模块电路 13

3.7测距电路 14

4 系统软件程序的设计 15

4.1 Keil C51软件平台 15

4.2程序的模块化划分 16

5 系统测试 18

5.1 硬件的仿真测试 18

5.2 软件的仿真测试 19

结 论 20

参考文献 21

致 谢 22

附录A 23

附录B 24

1前言

1.1 研究背景和意义

当前由于环境变化、电视、网络的高速发展等诸多因素，使得青少年长时间面对电视电脑或手机屏幕带来的辐射以及超负荷用眼，使得青少年视力低下近视疾病的大量发生。据国家统计局最近的一项调查显示，小学近视比例为34.28%-60.42%，初中为67.69%，重点高中为89.96%左右，在校大学生视力合格的百分比更少^[1]。据卫生部、教育部联合调查，目前我国近视学生所占的率居世界第二。因此，目前我国学生视力低下的状况令人担忧。因此这已经成为全社会关注的公共卫生和社会问题。

视力下降不但影响青少年的日常生活和学习，而且对青少年的身心健康造成极大的影响。为了下一代的身心健康，拯救近视已刻不容缓。通过创建健康的读写环境和科学方法，避免因长期的读写导致近视、斜视、驼背、劲椎病等疾病的发生和发展，防范和纠正因不良习惯给人们身体带来的伤害。在这种情况下，设计一个视力保护器用来保护视力是及其重要的。

1.2 国内外发展现状

自1992年开始全国防止近视的专家指导小组成立，防近视产品推陈出新经历了一个设计由简单到复杂、创意由单一到多元化、科技含量从低发展到科技含量高的历程。功能也是由单一到现在的多功能^[2]。这几年，科学家们进行了大量的研制开发工作，推向市场的产品多达几百种，给防近视领域带来了无限的生机。

现在国内外已经有许多电子公司都有自己公司生产的视力保护器。国内这方面的研究现状为：在国内新疆乌鲁木齐市旭之龙科技有限公司生产了一种名为“学生1.5视力保护器” 又名称坐视宝，它能对使用者的坐姿不当进行语音提示。还有深圳市一家公司华恒电子有限公司生产了一种可以矫正坐姿的产品型号为MS-3023^[3]。可以纠正看书，写字的不良坐姿。总体看来，国内生产的视力保护器功能特点尚有不足，与人们的个性化需求还有一定的距离，因此还不能很好的满足广大使用者的需求。

在国外也致力于保护视力的研究,但他们更注重研究近视的原因。美国的德克萨斯大学在西南医学中心,什么于和光博士说吃鱼和新鲜的蔬菜能保护视力,减少近视的发病率。他们认为通过合理的饮食和营养搭配,和正确的学习习惯,保护视力的影响可以得到事半功倍的成效。

研究证明,真正的智能视力保护设备在市场上几乎没有。现有的产品只有一个方面集中视力保护,功能不全面,而不是保护用户从不同角度的视觉保护使用者的视力。

随着世界的进步,增加产品的技术含量,产品功能越来越多样化,越来越多的人性化设计。在姿态提醒该产品研究和开发,将会越来越多的使用以人为本和人机交互的设计理念。坐姿提醒将变得越来越突出,克服使用的局限性,不断添加额外的功能,，最终将研发出一机多用的新型坐姿提醒器。因为现在国内外市场需求大,视力保护器是刚刚开始,有很大的发展空间，相信未来视力保护器一定是一个得到巨大的发展，对于大多数中小学生的视力保护做一个基本的保护。

1.3本设计主要研究内容

1.3.1 主要内容

鉴于单片机芯片的智能处理功能，本设计采用实验验证的方法以单片机芯片为核心的主体电路。首先是对各单元电路进行设计，并选择合适的元器件。在选择元器件时，要注意所选芯片的性价比，对于电阻、电容等常用元件要先进行参数计算后再选择。其次是设计整个电路，并在计算机上对各个单元电路进行相应功能的仿真调试。其中单片机芯片选用较为常见的STC89C51型，红外测距选择利用光电的反射，红外测距离尾部有个电位器可以调整感应距离为（0~80cm），当距离小于规定设定的距离时小灯同时闪烁的蜂鸣器响了快速提示，当光线太强或太弱时，还可以促使；数码管显示时间，当时间限制，数码管和小灯闪烁，蜂鸣器滴滴提示，按下一个按钮在这个时间休息，避免过度伤害身体；当休息回来时，然后再次按下按钮系统又重新开始工作。设计使用红外测距传感器进行对距离的测量，比超声波测距更加可靠和准确、健康和安全。

1.3.2 基本要求

(1) 当使用者脸部与桌面或电脑等之间的距离小于25CM（距离可以适当调整）时,电路将发出声光提示；

(2) 当使用时间达到设定分钟时,电路自动发出声音提示,数码管闪烁，提醒使用者注意休息；

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