1、当然光靠吃是远远不够的，还需要平时自己的保护和重视。眼睛就用了就需要休息，它 和我们人是一样的，不仅仅是眼睛，我们身上的每一个器官。用了一段时间都会需要休息。 这样才是更好的为下一次的使用提供更好的条件。很多人都会需选择手术治疗近视眼，像激 光治疗等等。其实手术治疗它违背了人体的自然构造，伤害了眼睛的构造。应该提早的去预 防近视眼。有很多孩子喜欢趴着读书写字，这种坏习惯，不正确的姿势对眼睛具有严重的危 害。正确的姿势和使用眼睛才能更好的预防近视眼。据国外研究者表示，在儿童成长期的时 候定期的去进行视力检查是预防近视眼的一个很好的办法。并且要多举行户外活动，要减少 电子产品的使用。这样不仅可以预
2、防近视，而且对自己的身心也有很大的帮助，外面的花草 树木是很好的风景。在市场这么大的情况下，视力保护器具有很大的发展空间，但是视力保 护器的功能也比较的专一，除了保护视力以外就没有其他的用处。虽然我们国家有眼保健操， 但是在宣传、检查、实施方面比较的弱小，导致了效果不是很明显。而在其他外国国家，例 如法国，他们从小就注重视力的检查，一旦查到有什么问题都会第一时间去矫正。再比如说 美国，他们国家非常重视日常的眼睛保健，所以近视率才只有我国的三分之一。但是也有国 家国人的视力状况很不良好，例如日本，因为它这个国家的游戏，动漫产业非常的发达，导 致了很多小孩子会去玩游戏和看动漫，从而视力极其的不好。
3、所以在视力保护这一方面不仅 仅是需要科技去预防，还更加的需要国家的一些政策和大力度的宣传检查及实施。1.3本文研究的主要内容在社会飞速发展的情况下，生活也在水平不断的提高。电子产品也在飞速的发展，作为电 子产品大国，保护人们的眼睛是一件非常重要的事情，所以我们这次的毕业设计是以单片机 为核心，来实现一个距离的测试和光强的测试。首先我们要选择设计所需要的各个元器件， 选择元器件的时候要比较各个器件的性价比。还有些器件是要通过参数计算之后才能选择。 比如在单片机芯片当中，更好的了解其他的知识，它的发展历程就有五个阶段，每个阶段都 有很大的影响。还有它的用途，我们平时生活中也经常用，洗衣机，冰箱等等
4、很多的家电产 品和小孩子的一些高级玩具当中都有单片机。这些不去查阅资料的话我们都不会知道里面会 有单片机。它其实更像一个微型的计算机一样，拥有计算机的基本结构和功能即使它只是一 个芯片而已。像这次设计我们会选用AC89C51来作为我们的芯片本次是设计一个智能视力保护器。它具备以下功能和特点：（1）使用超声波检测使用者于桌面的距离，如果发现超出安全距离就进行警报提示；（2）使用光敏检测当前阅读环境的光强，光强过强或者过弱都要进行警报提示；（3）连续工作大于45分钟，机器会发生警报，提醒使用者注意休息；（4）能通过按钮来改变报警提示点。2.方案设计2.1设计思想本设计通过单片机来控制处理事件，以超
5、声波为测量手段，光敏电阻为光强检测感应，按 键作为输入，改变警报参数的临界点，通过定时器来进行时间累积，以1602作为内容显示 器。2.2设计框架2.3器件选择2.3.1单片机控制器选择采用51单片机从性能上来说，AVR单片机会更加强，内部资源更加丰富；从实用性来说，51单片机学 习性更加便捷。综合我们实际应用来说，对单片机的内部资源要求并不强烈，更加倾向于便 捷性，通用性。所以，本次设计中，采用51单片机比较合适。2.3.2传感器方案选择采用超声波测距激光测距可以采用脉冲法和相位法两种测试方法，测试精度会比较高，测试原理比较复杂， 在价钱方面会比较贵，还有一点就是参考资料比较少。而超声波测距
6、，是我们现在常见的一 种测试方案，电路简单，价格低。利用的是声波传输测距。因为是常见使用的测试方案，所 以参考资料比较丰富，可以随意找到成熟的案例作为参考。所以综合设计的本意和预算来看， 超声波测距比较适合。2.3.3显示器的选择我们用1602显示器。它的显示内容比较的单一，仅仅可以显示英文或字符。相比较而言，它的显示器比其他显 示器简单，而且成本低，是非常常见的显示方式。而12864显示器的显示内容却很丰富，可 以显示中英文、字符，还可以显示图案等信息，控制电路也比1602显示器简单很多，但在 软件系统的编程过程中，控制系统的逻辑思想相对于1602很复杂，成本也非常的高。所以根据我们的需要，
7、不用显示复杂的内容，没有图案之类需要显示的，只是单纯的字符 显示，因此无论是从显示内容或者成本上来说，LCD1602液晶显示器已经可以满足项目的 需求了。所以采用LCD1602液晶显示器作为主要的显示器件。2.3.4控制方案我可以使用并行输入的按键输入控制方式来进行控制，单片机可以使用一对一的方式，既 是一个端口控制一个按键。在10端口比较多的时候，是很简单的，但是当单片机的端口很少甚至于缺少的时候，就 需要向其他办法，比如外拓端口。此时的电路比行列电路的控制就会更加的复杂。而我们所 需要的单片机的10端口可以去满足我们设计的要求，并且所需要的按键不多，比较少。所 以采用此方式进行一个输入控制
8、。2.3.5警报方案设计采用蜂鸣器方式进行警报。使用蜂鸣器进行警报，这个是一种常用的学习性警报电路，该电路构成简单，元件少，电 路原理可以一下子就看的清晰，清晰易懂，重要的是成本极其低廉。综合本设计的需求，对 警报方面并没有严谨的要求，只是一种功能性的体现，而且预算上并不充裕，该方案刚好对 应，所以选择蜂鸣器作为本设计的警报方案。2.3.6信号处理方案设计：采用串行的ADC0832作为信号处理方案。其实这两个方案的对比，其根本就是通信方式的选择。采用并行通信方式，ADC0809具 有8路通道，可以同时对多路AD进行转换采集，然后通过并行方式和单片机进行数据的传 输。从通道选择方面来说，ADC0
9、809是一种典型的处理方案，也很适合初学者进行学习。 但是从端口方面来说，ADC0809就需要更多的端口进行通信，这样和其他电路结合起来， 那么整个电路的设计就会复杂，布局也会相对困难。方案二采用的是串行通信方式，这个通 信方式最大的优点就是可以采用小数端口来进行大量数据的传输，但是传输的速率并不快， 同时也是可以进行两路通道的采集，在某种程度上来说，也可以同时进行多通道输入。结合设计来思考，本设计需要采集的AD信号不多，只有量路，另外成本上也没有那么充 足的预算，所以说采用串行ADC0832是最佳。2.3.7供电方案设计采用USB电源方式供电。采用USB电源来供电的话，就会在一定程度上限制使
10、用的便捷性。但是因为现在大家都 是通用USB供电，一般都会随身携带充电宝等可以进行USB供电的设备，所以说这个户外 使用并不会造成过大的干扰。结合设计来思考，另外成本上也没有那么充足的预算，决定采 用USB电源供电方式。3.硬件系统3.1单片机本次的设计我们使用的是AT89C51单片机芯片。该芯片作为全新的8位单片机，他的存 储器为4K、运存为128B,工作频率最高为24MHZ；它拥有三十二条的输入输出线，十六 位定时/计数器，五个中断源，以及一个串行口；其集成度及可靠性较高、体积小、结构简 单、快速且处理能力强。由于本设计需求的是一种低压、性能强的单片机，然而AT89C51 内部的Flash
11、只读程序存储器为4k字节，而且具备循环往复的可擦写；128K的可随机性存 取数据存储器，足以满足我们的设计需要。主要的器件产品的精度较高、非易失性优良，还 能够与标准MCS-51指令系统相兼容。它内部配置的存储单元和处理器，都使的采用851 单片机的解决问题所带来的效益可观性增加。851单片机强悍的性能体现在以下，它具备四 十个引脚，三十二个输入输出端口，功耗低，同时满足常规的方法与在线方法来进行编程， 微处理器和存储器的结合设计值得一提，反复的擦拭功能使得成本的降低，其性价比极高。 其管脚图如图2所示3.1.1芯片及电源引脚引脚XTAL1和XTAL2是外部连接的晶体，其分别是作为片内振荡器的
12、反相放大器的输入 端和输出端。具体使用操作时只需将1接入到外部振荡信号，使2处于悬空状态。当他的状 态改变为内部时，此时将会产生振荡脉冲，由时钟产生的12MHz晶振对应6MHz的频率时。 晶振的频率在1 MHz-24MHz之内。这样的话电容大小约为30PF,具体电路图见图3我们在使用RST复位的时候，先将引脚的高电平保持在2个机器周期范围以上，使单片 机芯片能够一次又一次的恢复到原来的地方，恢复以后，这里的P0和P3端口都设为1,此 时还需保持高电平引脚，然后计数器和寄存器全部清空为0,此时引脚电平发生变动时，芯 片运行也随之改变，由高到低位于芯片ROM的ooH状态，这时候程序启动。见图4输入
13、输出引脚（1）Po端口为8位的双向I/O端口。需要高阻抗输入要设为1；作输出则设为O,并且能够 驱动八个TTLO给出指令并在外部连接上拉电阻即可校验程序。（2）P1端口 PLO1.7为8位双向I/O端口，且含有内部上拉电阻。输出时可驱动4个TTLo 作高阻抗输入的需要置lo内部的Flash程序存储器的编程获取低8位的地址信息。（3）P2端口 P2.02.7为8位的双向I/O端口，且含有内部上拉电阻。输出时可驱动4个 TTLo作高阻抗输入的需要置1。内部的Flash程序存储器的编程获取高8位的地址以及控 制信息。（4）P3端口 P3.03.7为8位双向I/O端口，且含有内部上拉电阻。输出时可驱动
14、4个TTLo 作高阻抗输入的需要置1。其它的控制或复用引脚3.2超声波部分超声波是一种声波频率较高的波，具有的向传输性强、低功耗、高传输效率等优点。因为 这样，所以它被广泛使用于各种各样类型距离测量当中，就像我们经常见到的物位测量仪等 测距仪器的工作原理就是利用超声波的优点。目前，超声波被广泛应用于倒车雷达、施工现 场测距、地质勘探等活动中，能够实现对液面高度、洞穴深度等距离的精确测量。因为超声 波具有使用方便，精准度高、成本低、易控制等特点，能够有效满足工业生产等活动的需求, 目前在测控系统中有着大范围应用。本设计中，主要是采用模块化进行一个测距。使用超声波测距模板具有2cm-400cm的非
15、接触式功能来测量距离，测量出来的距离精度 可以达到3 mm,它包括发射器和接收器还有控制电路。它的性能很稳定，测量的距离也很 精准，它的主要特点如下所示：（1）皮科，只相当于两个发射，接收头部区域已经不能再小；（2）无盲区（10 mm内三角误差较大，简单可视为0）；（3）反应的度很快，测量的周期很短，并且不简单失去目标；（4）靠近发射端和接收端，它的参照物被检测为基础的线性；（5）莫版块具有LED的显示，方便观察和测试。其工作的原理如下：（1）用10端口来使TRIG的范围显示出来，高电平输出的信号最少需要10 us;（2）模板块自行的输出八路40 KHZ波，自行检查是不是有信号回来；（3）回来
16、的信号，输入10端口来使ECHO输出高电平，它的持续时间是从发射开始直到 回来的时间。测量的距离=（持续时间*声音速度/340m/S） /2;（4）在TRIG从0大于1的时候，主控面板，在超时10 ms以后ECHO依然没有出现150 us零信号的话，就说明没有任何障碍。超声波测距是利用声波遇到障碍物会返回的特性，通过对一个超声波段往返固定距离的时 间，来计算距离。假设声波发生器以物体的距离为D,声波从a返回到t为所需的时间，以C声波在空气中的速率和距离D = ct/2o它的系统框如图7所示。它的原理：发射器长大概6mm,它的频率是40KHZ超声波信号。它的信号是通过物体 来收取和反射，收取换能
17、器头部基本上是压电效应。收到信号后产生弱电压信号为mV级 的电平。图7电路连接图3.3 ADC转换电路设计图8 AD转换电路图见上图8 AD转换电路图，该电路是对光线进行采样处理，其中R4是光敏电阻，采样的 电压值会随着光线越强而越大。ADC0832使用原理：一般情况下，ADC0832可以通过三根线就可以进行数据传输，分别是CS、CLK、DO。 而DI端是进行双向通道时进行一个输入控制。CS端口选择完成，通常来讲是低电平有效果, 当它不再使用时则会要高电平来传输，它的芯片就会被禁止，CLK和DO/DI电平可随意去 选择。当必须进行A/D转换时，必须首先将CS维持在低电平的时候才可以完成，直到它
18、 结束。当芯片在工作状态的时候，这个期间经过处理器来使芯片时钟输入CLK时钟脉冲， 而且有在DO/DI端口输入功效选取的DI端口来输出数据旗号。3.4警报电路我们的设计所使用蜂鸣器作为报警器，来完成一个报警效果，不用专门的进行等等观察， 显得更加人性化、智能化。因为蜂鸣器灵敏度高，结构简单，所以是一种常见的报警器，它 在很多电子产品当中都会使用到。具体电路见下图9图9警报电路警报器的电路不是非常的难，也不复杂，它的构成是由限制流电阻R2和控制元器件Q1 和蜂鸣器来一起组成的。因为是NPN晶体管，MCU蜂鸣器的声音输出电平，LED灯；输出低电平蜂鸣 器停止噪声，LED熄灭。3.5供电部分图10电
19、源部分本次设计中，采用了 USB供电方式给系统进行供电，这样设计可以减少单独电源开发的 时间和金钱，同时也加大了系统的使用范围。上电后，通过自锁开关给到电源系统。由于自 锁开关被按下就会锁定，直到再次按下才会解除锁定。所以就会有两对常闭和常开，其中3 脚5脚、4脚6脚是常闭；3脚1脚、4脚2脚是常开。如图11主系统图，它里面包括了 AT89C51的管脚，显示电路，晶振电路，报警电路，复 位Rst电路，AD转换电路和供电电路。它是使用了 AT89C51单片机来控制的，当超声波测距测量到身体距离桌子达到安全距离 的时候就会通过报警电路是蜂鸣器发出警报声，提醒阅读者坐姿不正确要及时的改正。还有 当阅
20、读环境不良，光线太弱或者太强的时候。光敏电阻也会通过蜂鸣器来发出警报声，提醒 阅读者的阅读环境不好需要换一个光线良好的地方。当阅读者阅读时间超过45分钟的时候, 机器会直接通过蜂鸣器来发出警报声，提醒阅读者阅读时间过长，需要休息。图12主流程图见上流程图，首先单片机上电后先对所有的端口、定时器、显示器、处理器、报警器等器 件进行初始化，然后进入主循环中，进行扫描键盘，判断是哪一个按键按键被按下了，然后 模式处理；接着就是超声波距离和光敏采集，通过超限判断并进行相关显示。4.2按键流程图图13显示数据子流程图见上图，首先按键按下之后，然后进行延时消抖，然后再次进行按键检测。在确定按键按 下之后需
21、要等待按键释放，然后进行相关标识位处理。4.3中断程序流程图见上图，在定时器中断的时候，就表示有情况发生导致了很长的时光没有收取到信号， 这样的情况就表明了阅读者长时间的使用。这时再看蜂鸣器是否打开，如果打开了，那么蜂 鸣器就会报警提示阅读者停下来休息。4.4中断程序与子程序作为单片机的内部5S定时中断的一种方式，它的优先等级被设置成最低级别的，虽然这 样，可是它仍然是最有用的子程序段。并且在这一个中断响应的过程里，单片机被要求实现 数据的搜集和转换、数值信号的滤波、作出是否有越限的论断、标度变换分析、持续展示目 前称重以及同额定值做对比分析，单片机同时需要完成模糊控制系统子程序的运行、控制信
22、 号的输出等这些功能。我还更加了解了什么事中断。很多情况下都会有中断，我们平时生活 中也会存在。如小明在看书，电话铃突然响了，小明去接电话后又回去看书。这就是我们生 活中的中断情况。所以会有一个处理中断的源头，我们叫这个源头为中断源。中断也有很多 的特点。它可以分时间来操作，这样可以提高工作效率。还可以在有情况的时候随时做出响 应，提高了工作质量。5 .总结此次的总结是对我设计的全方位的解释，主要解释了在设计中遇到的种种困难和想法，是 对总体设计一个感受。在这次毕业设计过程当中，我学到了许许多多的东西，自己亲手去查 阅资料，去理解资料中的那些知识。这比老师在课堂上教给我们的知识更加容易的理解和
23、消 化。单片机当中有C语音。它是这几年国内国外用的很多很普遍的一种软件编程语言。它 有很多的特点。它编程起来很方便很便捷，而且它的类型多种多样，它工作的效率也很高适 合各种各类的系统来操作。C语言是一种结构语言，它能够将许多复杂的问题简单化。但是 C语言也不是没有缺点，它虽然能解决很多问题，但是它不能做出判断和再选择。还有LED 数码管，它的外观像火材棒一样，可以拼成各式各类的样子。它在我们生活中也有很多的应 用。这我就不一一举例子啦，在家就能看到。因为它亮度高而且使用时间也就是寿命很长。 在这次设计过程中，大大加强了我的自我学习能力和自己应付困难的水平。之前遇到困难， 遇到不会的事情，总是第
24、一时间去请教同学或者老师，不会自己先去想办法解决。久而久之 的对同学和老师形成了依赖，所以自己处理困难的能力很差。而且之前在学习上，只要有不 会的题目我就会去问同学问老师，有些做过很多次的题目还是不会。导致了我在学习上没有 什么作为，老师讲的课内知识也不能完全的理解，更别说课外知识和自己去学习其他的一些 生活上知识了。但是通过这次的设计，我都是一个人去研究该怎么做，一个人去设计思想。 一个人要动手去完成这个设计。遇到不会的东西只能上网查阅资料或者翻阅书籍，这个时候 没有同学和老师，完全就只能依靠自己去完成这件事情。这就让我的自学能力有了很大的提 高，而且对专业知识也有很大的帮助，学习了很多的课
25、堂上学习不到的知识，很多知识在课 外书籍上才有，课内的书本上都不会出现。这些知识不仅让我丰富了专业知识，还让我了解 了很多生活上的知识。很多器件其实就在我们的生活当中，不去学习根本不知道。使我更知 道学习的重要性和自己动手解决问题的必要性。如何更好的去用所学的知识去解决能解决的 问题。每当在很多次想放弃的时候，心里想着这是我自己的事情，这是我为了自己学业的事 情，不会有人帮我完成。学业是自己的，这是为了自己的以后自己的未来在努力，不是为了 任何一个人，我没有放弃的理由，即使再难再不想去完成，也只能硬着头皮去把它做完。但 每当一个小结做完的时候，心里又会无比的开心，很有成就感，虽然对其他人来说是
26、很小很 简单的事情。这是也是我坚持下去的理由，好像很容易被满足，一点点的成就感就行了。当 做到最后一部分的时候，心里很紧张很激动。很怕最后一部分出了什么差错，所以会更加的 用心去完成，但是越到最后也越容易出错，很多问题也不断地出现了，这时就要更加的冷静 地去处理这些问题，不能慌张。直到最后完成了设计的最后一部分，那种喜悦确实已经不能 用语言来表达了，很兴奋很高兴。当然完成设计之后要交给老师去答辩，答辩完了也就意味 着我的大学生活就即将结束，我的在校学生时代也就此结束。大学三年的喜悦心酸，和遇到 的各种困难痛苦都在脑海里没有忘记，仿佛就是昨天才经历过的一样。每个人每时每刻都是 学生，每分每秒都在
27、学习新的东西，所以这会代表我在校学生时代的结束。这次的毕业设计 意义也是非常的重大，我很高兴能为大家的视力保护作出一些微不足道的贡献和一些自己的 看法。5.1问题描述我在这次的设计过程当中遇到的困难里面包括了硬件部分和软件部分的难题。硬件问题：复位电路都无异常，但是单片机不能工作。经过检查，会查到工作电压属于平均水平，没 有出现短路的状况。然后在网上查找资料，其中有一个贴吧讲到晶振部分电路有异常会导致 单片机不能正常工作。于是使用万用板测试，发现有时可以导通，再测就会有时出现不导通 的情况。于是就马上进行加锡焊接，然后用万用板测试，正常了。经过这个问题之后，重新 在网上搜索了一下晶振电路异常的总结。一般来说，电路不正常有三点电路本身有问题，如果是经典电路，那么就是元件参数的问题；焊接的异常，这个问题比较难查找，因为出现的频率不确定，比较难总结，需要靠经验来 焊接；元件问题，这个问题比较好解决，直接更换元件就可以了。软件问题软件程序编写中，主要出现的问题是：1；分隔符号的忘记；2头文件路径未包含；3未生 产执行文件。
