基于单片机对hc--sr04超声波传感器和ISD1760语音芯片制作的防近视仪.doc

智能护眼仪研究报告 摘 要 本设计制作是一种预防近视的智能装置。主要用来纠正使用者工作或学习时的坐姿，并可在使用者连续工作学习时间过长时，提醒使用者休息，从而达到预防近视的目的。 本设计制作以89S52单片机为主控芯片，利用超声波传感器感知人体与装置的距离，使用语音芯片进行语音提醒，且语音提醒内容可自定义。一旦使用者与桌面的距离超过系统设定的最小距离，就会产生例如“请注意坐姿”的语音提示，提醒使用者纠正坐姿；一旦使用者工作学习时间超过系统设定的时间，就会产生例如“请注意休息”的语音提示，提示使用者注意休息。同时，该装置可实时显示人体与设备之间的距离，方便使用者判断人体与装置之间的距离。本设计制作无辐射，结构简单、成本较低、操作简单，适用于各类消费人群，可有效预防近视，具有很好的市场前景。 关键词：预防近视；单片机；超声波传感器；语音提醒 研究目的及现实意义 目前，我国近视发病率从1998年的世界第四位上升到世界第二位。据教育部和卫生部的调查显示，全国现有盲人500多万，低视力者600多万，儿童斜弱视者1000万。我国近视患者人数已达4.3亿，占总人口比例的33.6%，并显现出“总体人数越来越多”的趋势。今年公布的必威体育精装版数据显示，我国青少年近视发病率平均达40%，大学生近视率远远超过70%。“冰冻三尺，非一日之寒”，我国青少年视力不良、近视发病率高居不下是一个逐步发展过程，而且伴随着迅猛的都市化、现代化进程，近视发病率还有加速趋势。 对于学生而言，一旦近视，要比同龄学生多付出30%的努力，近视产生的视物模糊、眼睛干涩酸痛、精神难以集中以及情绪烦躁甚至头晕等现象，会让学生比视力正常的学生多付出30%的时间和脑力劳动量，在学习上花费更长的时间，但是取得的效果却是很微小。不仅如此，在升学的时候还会有多个专业报考受限 ，每年都有大批的考生，因为近视被限报专业拒之门外，涉及到电子信息、生物工程、医学制药、飞行、航海技术等近30个专业，严重影响孩子的人生职业规划。 对于上班族而言，一旦近视会使其工作效率迅速降低，长期的工作不在状态，会使其在领导心中的形象大大的打了折扣，时间久了，自然会失去工作。而且对于有些岗位，对于工作者本身的形象也是有着很高的要求，因此近视同样影响着求职者的职场规划。 引起近视的原因很多，但在生长发育期，眼睛看近(一般指5米以内的范围)过度和近视的发生有明显的因果关系，而且看的距离越近，持续的时间越长，这种因果关系越明显。因为连续长时间看近不休息，眼球内的睫状肌长期持续收缩，可先形成调节痉挛，眼睛酸胀疲劳，以后进一步发展出现眼球前后径增长，而成为近视眼。 可见，眼保护的重点是近视防控，避免近距离用眼时间过长。 本设计装置就是在使用者平时的学习工作中，起着监督提醒的作用，督促其保持用眼距离，注意用眼休息。本设计结构简单，成本较低，操作方便。 市场调研 为考察本设计的新型性和实用性，我们在各个网站、中国国家知识产权局专利检索网站和现实生活中均未发现与本设计相类似的技术。目前，我国市场中有不少预防近视的产品，但多是依附人体存在，增加了使用者的负担，长期使用会对人体产生一定的影响。在进行距离测量时，大多利用红外线传感器测距，但红外线对眼睛有一定的影响，长期使用会对眼睛造成伤害。本设计制作将装置安装于桌面，利用超声波测距，有效地避免了上述缺点，而且无辐射、结构简单、使用方便、易于操作、成本较低、适用人群广，因此推广前景良好。 基本设计思路 智能护眼仪的主要任务是用于预防近视，利用超声波传感器测量出人体与本装置之间的距离，从而判断出人体的坐姿是否正确，一旦超过系统所设定的防护距离，系统就会自动发出自定义的语音提示，提醒使用者及时纠正坐姿，规范用眼；装置一旦通电，就会自动开启计时功能，如若使用者学习工作时间过久，系统同样会自动发出自定义的语提示，提醒使用者要注意休息，合理用眼。同时，本装置可实时显示人体与设备之间的距离。 硬件方面，系统框图见图1。本设计制作包括单片机最小系统模块、测距模块、语音模块、显示模块四个部分。选用ATMEL公司的AT89S52单片机作为控制器的核心，控制系统的运行；以HC-SR04超声波传感器，实现装置与人体的距离的测量；语音提醒模块选用ISD1760语音芯片，实现语音的录制和播放；由七段数码管实现眼睛与本装置距离的实时显示。硬件原理图见附录1。 图1 系统框图 软件方面，主要设计思路见图2系统总流程图。系统上电后，首先对各模块进行初始化，并播放第一段录音，第一段录音播放完毕后，采集人体与装置的距离，若距离小于50cm，则播放第二段录音，距离大于50cm，则判断使用者坐于桌面前的时间是否大于1分钟（为便于观察，特设1分钟，实际可以任意设