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1、青少年视力保护仪,11106126 陈蛟 11106139 王敬,2019/8/3,1,课程设计,1、背景,近视是青少年中较为普遍的问题。看书时间过长，看书环境不适合，看书姿势不正确等是导致这一问题的部分原因。在课程设计实验中，我们小组选取青少年视力保护仪这一课题，目的是设计一个装置，能够在上面这些情况下报警，从而减少上面这些原因给青少年视力造成的不良影响。,2019/8/3,课程设计,2,2、技术指标要求,1）定时：看书或作业超过一定时间后，语音提示阅读时间过长，并且指示灯亮。具体看书持续时间可以在软件中设置，预设为45分钟。 2）光敏：光线较弱不适合阅读时，蜂鸣器发声，提示光线不足，并且指
2、示灯亮。光线强弱阈值的选择可以通过调节滑动变阻器实现，选取了一个较为合理的指标后便可以保持不变。 3）测距：阅读姿势不正确，即眼睛离书本太近时，蜂鸣器发声，提示改正坐姿，并且指示灯亮。距离预设为30cm，可调节。,2019/8/3,课程设计,3,3、方案论证 1）计时与定时采用PCF8563,对比方案：直接用单片机 PCF8563是专用的时钟芯片，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，这样编程所需的计算量便很小。另一方面，PCF8563提供了较多的其他功能，如定时，分钟、时钟、日期、星期报警等，所以实验要求的功能很方便。实现这些功能所需的单片机编程很复杂，我
3、们采用PCF8563。,2019/8/3,课程设计,4,2）判断光线是否充足采用光敏电阻,对比方案：采用光敏芯片ON9668 通过查阅资料，我们找到光敏芯片ON9668，但没有购买到，所以最终采用光敏电阻。事实上，光敏电阻的良好性能足以使我们完成目标，因此光敏芯片似乎不是那么必要。,2019/8/3,课程设计,5,3）距离采用红外发射和接收,对比方案：水银开关、超声 测距主要有红外、超声和水银开关三种形式，各有各的特征。我们选择的是红外，另外两个与我们做同一课题的小组分别选择其他两种，最后都得出了想要的结果。由于环境中有大量红外线存在，所以要选择性地发射和接受一定频率的红外线，这样才能准确的实
4、现测距的功能，并且不会受环境太大的影响。,2019/8/3,课程设计,6,4）报警采用语音芯片ISD1420,报警选用的是语音芯片ISD1420，它能分段录音20s左右，再通过选取地址分段放出。在不同情况下放不同的音，从而达到报警的功能。,2019/8/3,课程设计,7,5）编程采用C语言,对比方案：汇编语言 我们选择C语言编程，因为它比汇编语言结构上更清晰，易于调试，并且C语言适宜于处理大量计算。通过这门课程学习一些新的知识是我们选择C语言的另一原因。由于以前没有学习过，所以开始使用时存在很多困难，借阅相关书籍学习之后便解决了一些问题，很好的完成了要求的软件设计。,2019/8/3,课程设计
5、,8,4、系统框图,2019/8/3,课程设计,9,5、单元电路设计、参数计算、元器件选取 1）时钟芯片,将PCF8563的两个引脚SCL、SDA分别接到P1.0、P1.1，通过单片机的P1口模拟I2C总线进行通讯。,2019/8/3,课程设计,10,2）光敏部分,2019/8/3,课程设计,11,亮电阻 暗电阻,2019/8/3,课程设计,12,3）红外发射部分,发射频率为,2019/8/3,课程设计,13,4）红外接收部分,对特定频段进行处理，从而可以排除环境因素的干扰。图中R23是用来调节接收频率的，200K对应接收频率为40KHZ左右。,2019/8/3,课程设计,14,5）语音芯片部
6、分,ISD1420是使用方便的单片20s语音录放芯片；存储的语音信号可以不耗电保存较长时间；可以反复录放；可以分段进行信息处理1至160段；5V单电源工作。 运行相应程序后，按S1键开始录音，可以分多段进行录音，我们只需要录三段音即可。按S2键可以分段放音。 使用时，先录三段音，再将语音芯片接到单片机上，在中断里调用该芯片，从而决定播放哪段录音。,2019/8/3,课程设计,15,2019/8/3,课程设计,16,6、电路原理图,2019/8/3,课程设计,17,7、工作原理,先给语音芯片录三段音。 给该装置上电后，先调节时间，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，
7、语音报警并且相应的报警灯亮。 该装置运行过程中，一旦光线过暗，或者看书人离桌面太近，语音报警并且相应的报警灯亮。,2019/8/3,课程设计,18,8、软件设计,程序设计分为两部分,一部分用于控制ISD1420进行分段录音和放音,录好音后供主程序调用。另一部分为主程序，在主程序中，实现时钟芯片初始时间的设定，读取芯片时间并在数码管上显示，同时在外界的光线过暗或人距离书本过近时，响应中断，并在中断中控制语音芯片放音以及控制相关的LED灯发光。,2019/8/3,课程设计,19,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口上的P1.0,
8、 P1.1, P1.2, P1.3，则三段录音的首地址分别为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。,2019/8/3,课程设计,20,光线太暗输出接中断0，距离太近输出接中断1。 主程序中，通过模拟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，接着等待按键以调节初始时间，达到校准时间的目的。设置完
9、后开始读取PCF8563的时间并在数码管上显示，这时若有外部中断，则进入中断服务程序。,2019/8/3,课程设计,21,2019/8/3,课程设计,22,时钟芯片部分,录音及放音部分,中断部分,2019/8/3,课程设计,23,9、电路的调试，测试数据记录、分析,上电后通过按键可以调节起始时间，确定后时间显示很正常，定时也很准确；一旦遮住光敏电阻，语音报警并且相应的报警灯亮；人离桌面太近，低于30cm左右，语音报警并且相应的报警灯亮。结果都符合要求。,2019/8/3,课程设计,24,10、存在问题,1、距离似乎没有办法随心所欲地调节，至少很不敏感； 2、是否能检测到红外线与反射物靠近装置的
10、速度有关，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的低电平，而不是老师所要求的稳定的低电平。 4、产生中断并报警时，时间显示暂停。,2019/8/3,课程设计,25,11、参考文献,1）赵亮，侯国锐。单片机C语言编程与实例。人民邮电出版社。2003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。2006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。2005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。2008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公司。 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。红外测距在防近视中的应用。科技信息。2008年15期。 9）李攀峰。水文缆道专用通信调制解调器研制。维库芯片。 10）刘遥生。CX20106制作的红外感应自动水龙头。家庭电子。 11）周金华，王松德。红外发射接收演示装置设计。洛阳师范学院学报2004年第2期，41-43页。 12）王红。一种单片机控制的自动洗手机的硬件设计。科技资讯。2007年22期。,2019/8/3,课程设计,26,Thank You !,