基于单片机的智能语音视力保护仪设计
基于单片机的多功能视力保护仪设计
• 156•针对青少年在看书学习时存在的不良习惯，设计一种以STC89C52单片机为控制核心，具检测、测距、测温、参数设置、报警等多种功能的视力保护仪。
若光强在设置范围外、实测距离低于设置值或达到设置学习时间时，进行报警提示，及时纠正坐姿及进行视力保护。
本文详细介绍了设计方案、硬件设计及软件设计方法，并通过Proteus 与Keil 软件的仿真调试分析及系统的实物调试分析，表明系统达到设计要求。
随着社会的进步，青少年也越来越重视学习，学习的时间也不断增加。
但由于不规范的坐姿，长时间的用眼，光线条件不佳等因素，也导致了青少年的近视率越来越高。
如何规范青少年的学习姿势,保护视力，降低近视的发生率，已经成为亟待解决的问题。
本设计从青少年在学习中保护视力的角度出发，设计出一款具有感光检测、测距、测温、参数设置、报警提示等多种功能的视力保护仪，能实时监测使用者在看书学习的状态。
若出现坐姿不正，光线过暗或过亮，或看书时间过长等情况，立即进行报警提示，从而起到保护使用者视力的作用，此外还可具有显示环境温度等附加功能。
1 方案设计及硬件设计1.1 方案设计根据设计要求，得到系统原理框图如图1所示。
系统以ST-C89C52单片机为核心，整个系统主要由单片机最小系统、光线传感器电路、A/D 转换器电路、超声波测距电路、测温电路、参数设置电路、液晶显示屏、报警电路等构成。
软件部分采用C 语言模块化设计，系统采用循环检测模式来对光线强度、人脸部与桌面的距离、学习时间、环境温度等进行显示及报警提醒。
图1 系统原理框图1.2 光线强度检测电路设计本系统的光线强度采用光敏电阻来进行检测。
光敏电阻内部导电率会随光照强度而发生改变。
当光线强度变大时，导电率也随之变大，使电阻值变小，输出电压也将线性增大。
本电路中，采样到的电压值u=VCC ×LDR1/(R2+LDR1),经过AD 转换器ADC0832的CH0通道进行A/D 转换，转换结果经单片机读取后得到对应的电压值并进行处理。
基于单片机的多功能视力保护器
基于单片机的多功能视力保护器视力保护对于现代人来说越来越重要，我们每天都在面对电脑屏幕、手机屏幕等电子产品，长时间使用这些设备容易造成眼睛疲劳和视力下降。
因此，设计基于单片机的多功能视力保护器可以帮助人们缓解眼睛疲劳，保护视力。
本文将介绍这个视力保护器的设计思路和主要功能。
首先，我们需要一个单片机作为控制核心。
可以选择常用的Arduino或者树莓派等。
接下来，我们需要一块TFT液晶屏幕作为显示器，用来显示一些基本信息和设置选项。
在软件方面，我们需要编写一段代码来实现以下功能：1.蓝光过滤：蓝光是电子产品中主要的有害光线之一，长时间暴露在蓝光下会对眼睛造成伤害。
因此，我们要在视力保护器中加入蓝光过滤功能，可以实时调整屏幕的蓝光强度，以减少对眼睛的伤害。
2.提醒休息：长时间注视电子屏幕会导致眼睛疲劳，因此，视力保护器还可以设置一个提醒功能，每隔一定时间提醒用户休息。
可以通过闪烁屏幕或者发出声音等方式来提醒，用户也可以根据自己的需求进行设置。
3.调节亮度：不同的环境对于眼睛的压力也不同，因此，视力保护器还可以根据环境的光线强度自动调节屏幕的亮度，以减轻眼睛的疲劳。
4.调节对比度：适当的对比度可以提高图像的清晰度，减少眼睛对屏幕的疲劳。
因此，视力保护器还可以根据环境的光线强度自动调节屏幕的对比度。
5.眨眼提醒：长时间使用电子产品会导致眨眼频率下降，进而造成眼睛疲劳和视力下降。
视力保护器可以通过计算眨眼频率来提醒用户眨眼，保护眼睛。
6.眨眼检测：为了更好地提醒用户眨眼，视力保护器还可以通过人脸识别技术检测用户的眨眼情况，以便更准确地提醒用户。
7.记录使用情况：视力保护器可以记录用户使用电子产品的时间，眨眼频率等信息，以便用户了解自己的使用情况，并进行相应的调整。
这只是一个基本的多功能视力保护器的设计思路，实际应用中还可以根据需要进行相应的功能扩展。
基于单片机的智能语音视力保护仪设计
基于单片机的智能语音视力保护仪设计发表时间：2020-01-08T17:20:24.890Z 来源：《科技新时代》2019年11期作者：赵旭东[导读] 提出了智能语音视力保护仪的研究思路，通过STC89C52单片机实现控制电路，并完成硬件设计与制作。
赵旭东（渭南师范学院数理学院电气工程及其自动化陕西渭南 714099）摘要：提出了智能语音视力保护仪的研究思路，通过STC89C52单片机实现控制电路，并完成硬件设计与制作。
智能语音视力保护仪的功能主要包括三个方面:超声波测距、光敏电阻测光、学习时间定时报警，研究试验充分证明了此视力保护仪简单可靠、方便实用。
关键词：超声波测距；智能语音；视力保护；单片机随着科技的不断进步，电视和电脑的普及大大增加了人们使用眼睛的频率，因此越来越多的眼睛健康问题开始缠绕在我们的生活中，并且过重的生活压力也使得青少年近视群体大大增加。
我国青少年近视率为不断上升,已位居世界前列，青少年的视力问题已经非常严重了。
近视作为一种慢性疾病，目前并没有好方法可以医治。
因此，必须从保护视力开始做起，视力保护仪可以有效的改善青少年的近视情况。
目前，我国国内生产的视力保护仪功能单一，尚无法满足人们的需求，而国外更加侧重于近视原因方面的研究，而此课题研究的视力保护仪可以检测到使用者与写字台的距离、学习环境光线的强弱，并能自动检测学习时间。
从多个方面全方位的预防青少年近视，并采取智能语音模块，提醒人们注意用眼健康，使得视力保护仪功能更加健全，设计更加人性化。
近年来，国内外对视力保护仪的需求量越来越大，视力保护仪的功能也在不断地完善发展中，相信未来一定能研制出功能更加强大，设计更加完美的视力保护仪，为广大青少年提供有效完善的视力保护方法。
1系统设计系统采用STC89C52单片机作为智能语音视力保护仪的核心控制单元,本设计利用光敏电阻采集光线信号，经A/D转换将光线强度等级化，设定不同的报警等级来确定光线较弱时报警。
基于STM32单片机的智能视力保护系统设计
基于STM32单片机的智能视力保护系统设计智能科技的快速发展已经深刻地影响了我们的生活。
在电子产品日益普及的今天，人们对视力保护的需求也越来越大。
为了帮助人们有效地保护视力，本文将介绍一种基于STM32单片机的智能视力保护系统设计方案。
1. 系统概述智能视力保护系统是一种基于STM32单片机的硬件设备，旨在通过监测使用者的视力状况并采取相应的保护措施，预防视力损伤和疲劳。
它通过与一系列外部传感器和显示器相连接，实时地检测和分析使用者的眼睛状况，并根据需要调整显示器的亮度、对比度和颜色，以减少对眼睛的伤害。
2. 系统组成2.1 STM32单片机本系统采用STM32系列单片机作为核心处理器。
STM32单片机具有强大的计算和控制能力，能够高效地处理各种数据和信号，并实时进行视力状态分析和处理。
2.2 眼动追踪传感器眼动追踪传感器是本系统的重要组成部分，用于实时监测使用者的眼动情况。
传感器通过检测使用者的瞳孔移动轨迹，获取眼睛的位置信息，以及瞳孔的大小和形状等数据，从而判断使用者的视力状况和眼睛疲劳程度。
2.3 光敏传感器光敏传感器用于实时检测周围环境的光强度。
当环境的光强度过强或过弱时，系统可以根据实时采集到的数据调整显示器的亮度，以确保使用者的视觉舒适度和视力保护效果。
2.4 显示器显示器作为用户和系统的交互界面，用于呈现监测数据和调整参数。
本系统中的显示器可以根据使用者的视力状态，智能调整亮度、对比度和颜色等参数，以减少对眼睛的负担。
3. 系统工作原理3.1 数据采集与处理系统通过眼动追踪传感器实时获取使用者的眼睛位置、瞳孔大小和形状等数据，并通过光敏传感器获取环境的光强度数据。
这些数据将被传输到STM32单片机进行处理和分析。
3.2 视力状态分析基于采集到的眼睛位置和瞳孔数据，系统能够对使用者的视力进行实时分析。
通过对比用户的实际视力情况和理想视力情况的差异，系统可以判断出用户的视力健康状态和眼睛疲劳程度。
基于单片机的视力保护器电路设计
基于单片机的视力保护器电路设计摘要：近年来，人们的生活中长时间面对电子设备的使用已经成为常态，如何保护眼睛健康已经成为一项重要的课题。
本文研究基于单片机的视力保护器电路设计，通过控制屏幕亮度和颜色的变化，来减轻眼睛的疲劳感。
设计方案通过单片机的控制，根据预设的时间来调整屏幕的亮度和颜色，从而达到保护视力的目的。
关键词：单片机；视力保护器；屏幕亮度；颜色1.引言随着电子设备在人们生活中的广泛应用，人们长时间面对屏幕已经成为一种常态。
而长时间使用电子设备容易导致眼睛疲劳、干涩等问题，严重影响视力健康。
因此，设计一种能够保护视力的电路方案显得尤为重要。
2.设计原理本设计方案采用单片机作为控制核心，通过控制屏幕的亮度和颜色的变化来减轻眼睛的疲劳感。
具体实现步骤如下：2.1硬件设计本电路主要由单片机、电源电路、光敏电阻、显示屏等组成。
电源电路用于提供电源稳定的工作环境，光敏电阻用于检测环境光强度，显示屏用于显示调整后的亮度和颜色。
2.2软件设计单片机作为控制核心，通过获取光敏电阻的输出值来判断环境光强度。
根据预设的时间段和环境光强度，单片机控制显示屏的亮度和颜色进行相应调整。
3.电路实现3.1单片机编程通过编写单片机的程序，实现根据时间段来调整屏幕亮度和颜色的功能。
程序中需要包含光敏电阻的采样，并与预设的时间段进行比较，根据比较结果来控制屏幕的亮度和颜色。
3.2硬件连线将单片机的IO口与光敏电阻连接，通过IO口采样光敏电阻的输出值。
将单片机的输出口与显示屏的驱动模块连接，通过单片机的控制来调整屏幕的亮度和颜色。
4.实验结果设计的视力保护器电路能够根据环境光强度和预设的时间段来动态调整屏幕的亮度和颜色。
通过对多个测试人员进行长时间使用电子设备的实验，得出实验证明，该电路能够有效减轻眼睛的疲劳感，保护视力健康。
5.结论本文基于单片机的视力保护器电路设计，通过控制屏幕亮度和颜色的变化，从而减轻眼睛的疲劳感。
该设计方案在实验中取得了较好的效果，能够有效保护视力健康。
基于单片机的多功能视力保护仪的设计
设计总说明科技进步使得电子产品种类以及使用范围增加、课业负担加重、户外运动减少，种种因素使得我国青少年普遍存在用眼过度、用眼疲劳等问题，使得青少年近视率逐年上升。
视力下降不仅对青少年的日常生活有影响，甚至会影响其身心健康，给青少年的生长发育带来负面影响。
日益严重的青少年视力问题是值得我们关注的。
而青少年保护自我视力意识较薄弱，自制力较差，所以需要一款人性化多功能外部设备来帮助青少年培养其拥有科学的用眼方法，保护青少年的视力不受损害。
在对视力保护仪设计的过程中，主要通过单片机进行相应的设计，选择其作为系统的主控模块，并采用光敏传感、超声波测距技术以及单片机内部定时器可实现测距、测光、计时等功能，同时增设温度传感模块将温度影响声波速度引起的距离测量误差考虑在其中。
软件设计部分主要利用C语言来进行编程，并且可以在线修改各个参数初始值来满足使用者不同需求。
通过使用LCD1602液晶显示屏将检测到的数值实时显示在屏幕上，使用者可以直观的看到其与视力保护仪距离、当前环境光照强度与温度以及剩余学习时间，可以在青少年学习时及时帮助纠正其不良学习习惯，防止用眼疲劳，保护青少年视力。
STC89C52单片机是一种高性能微处理器，速度快、集成化、稳定性高、安全性能好，具有很强的扩展性，可以通过科学的算法来实现强大的数据处理功能，并且能够在线编程，提高设备的智能化。
本次设计选取其为主控制模块，与其他模块相连，利用其强大的数据处理功能处理来自其他模块的信号，保证系统正常运行。
对于超声波测距技术而言，其主要通过超声波传递的特性，进而得知其传播的速度，当超声波在空气中传递时，碰到障碍物会出现反射，因此，通过超声波传递的时间以及超声波反射传递的时间，两者结合便能够计算出实际距离值。
具有非接触式距离感测、指向性性强、能量消耗缓慢等特点，在利用传感器技术和自动控制技术相结合的测距方案中得到普遍使用。
本次设计中超声波测距模块可以实时检测使用者头部与书桌距离，距离过近时报警电路则发出声光报警，及时纠正使用者的不良学习坐姿，保护其视力的同时对使用者的驼背预防也有一定作用。
基于单片机的视力保护系统
基于单片机的视力保护系统随着现代科技的发展和社会生活的快节奏，人们的生活方式也发生着巨大变化。
特别是随着电子产品的普及和智能化，人们长时间盯着电子屏幕已经成为一种普遍现象。
然而长时间使用电子产品容易伤害眼睛，导致视力下降甚至眼部疾病。
我们迫切需要一种可行的方法来保护我们的视力。
在这种情况下，基于单片机的视力保护系统应运而生。
基于单片机的视力保护系统是一种用于监测眼部疲劳、提醒用户适当休息以及提供合理的眼部保护建议的系统。
本文将详细介绍基于单片机的视力保护系统的设计原理和功能，并探讨其在现代社会中的重要性和实际应用。
让我们来了解一下基于单片机的视力保护系统的设计原理。
这种系统利用单片机的数据采集和分析功能，通过摄像头或传感器实时监测用户的眼部活动和眼睛疲劳程度。
通过分析用户的视觉活动和眼部疲劳程度，系统可以根据个体差异，给出合理的保护建议和提醒提示。
系统还可以结合智能算法和大数据分析，为用户提供更加精准的视力保护方案。
整个系统的设计是基于人机交互，能够实时监测用户的眼部健康状况，保护用户的视力。
基于单片机的视力保护系统主要包括以下功能：1.实时监测眼部健康状况：系统通过摄像头或传感器实时监测用户的眼部活动和眼睛疲劳程度，获取眼部健康状况的数据。
2.智能分析和识别：系统利用单片机的数据分析功能，对眼部健康数据进行智能分析和识别，准确判断用户的眼睛疲劳程度和视力状况。
3.提醒和警示：根据用户的眼部健康状况和使用习惯，系统可以及时提醒用户适当休息，避免长时间用眼造成眼疲劳。
4.给出合理的眼部保护建议：系统根据用户的眼部健康状况和使用习惯，给出合理的眼部保护建议，帮助用户有效保护视力。
5.个性化定制：系统可以根据个人的眼部健康数据和使用习惯，为每个用户定制个性化的视力保护方案，提供更加有效的视力保护。
基于单片机的视力保护系统的重要性不言而喻。
在现代社会，人们长时间盯着电子屏幕的情况普遍存在，尤其是青少年和上班族群体。
智能语音提示视力保护仪的设计
电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering电子技术Electronic Technology智能语音提示视力保护仪的设计李钢（广州柜龙包装设备有限公司 广东省广州市511442 ）摘 要：本文介绍了一种基于STC15f2k60s2单片机的智能语音视力保护仪。
设计的硬件电路有：主控模块控制电路；语音播放电路; 电源电路三个部分构成。
其中主控模块控制电路通过STC15f2k60s2单片机主控芯片检测读写者读写距离及环境亮度等进行语音播放提示， 主要负责用眼等方面的控制，包括灯亮度、坐姿纠正等功能。
并且该电路还有测光灵敏度可调等功能。
本设计的视力保护仪精确、稳定、可靠、实用性强。
关键词：STC15f2k60s2单片机；超声波；视力保护；语音模块随着现代社会电子产品的高速发展，在给人们的生活、学习、 工作带来方便的同时，也相应的带来了诸多负面作用，比如长时间的用眼，导致眼睛的疲劳，错误的用眼坐姿等，都对眼睛造成了 极大的伤害⑴。
同时手机、电脑、电视机、游戏机，也带来了一系列的影响，进而引发青少年的近视，导致近视眼的大量出现。
近视已经成为当今世界范围内发病率较高的眼病之一，如何保护视力已经引起了社会各界的广泛关注。
尤其对中小学生来说沉重的学业是导致青少年视力下降的重要因素之一，2018年8月我国发布首份《义务教育质量监测报告》（以下简称报告）。
报告指出学生视力不良问题突出，四年级、八年级学生视力不良检出率分别为36.5%和65.3%叫我国青少年近视率已经高居世界第一，学业和应试教育的压力让青少年长期处于近距离的学习状态，并养成了不良的用眼习惯，保护青少年视力已十分重要。
因此，本文设计了一款基于STC15f2k60s2单片机智能语音提示视力保护仪，主要采用超声波模块、光线强度检测模块、语音播放模块实现本系统的功能。
系统总体的设计方框图如图1所示。
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基于单片机的智能语音视力保护仪设计
摘要：提出了智能语音视力保护仪的研究思路，通过STC89C52单片机实现控制
电路，并完成硬件设计与制作。
智能语音视力保护仪的功能主要包括三个方面:超
声波测距、光敏电阻测光、学习时间定时报警，研究试验充分证明了此视力保护
仪简单可靠、方便实用。
关键词：超声波测距；智能语音；视力保护；单片机
随着科技的不断进步，电视和电脑的普及大大增加了人们使用眼睛的频率，
因此越来越多的眼睛健康问题开始缠绕在我们的生活中，并且过重的生活压力也
使得青少年近视群体大大增加。
我国青少年近视率为不断上升,已位居世界前列，
青少年的视力问题已经非常严重了。
近视作为一种慢性疾病，目前并没有好方法
可以医治。
因此，必须从保护视力开始做起，视力保护仪可以有效的改善青少年
的近视情况。
目前，我国国内生产的视力保护仪功能单一，尚无法满足人们的需求，而国外更加侧重于近视原因方面的研究，而此课题研究的视力保护仪可以检
测到使用者与写字台的距离、学习环境光线的强弱，并能自动检测学习时间。
从
多个方面全方位的预防青少年近视，并采取智能语音模块，提醒人们注意用眼健康，使得视力保护仪功能更加健全，设计更加人性化。
近年来，国内外对视力保
护仪的需求量越来越大，视力保护仪的功能也在不断地完善发展中，相信未来一
定能研制出功能更加强大，设计更加完美的视力保护仪，为广大青少年提供有效
完善的视力保护方法。
1系统设计
系统采用STC89C52单片机作为智能语音视力保护仪的核心控制单元,本设计
利用光敏电阻采集光线信号，经A/D转换将光线强度等级化，设定不同的报警等
级来确定光线较弱时报警。
在单片机内部加入定时器计时，当用户的学习时间超
过45分钟时，即发出语音提示用户注意用眼健康。
系统的总体设计结构方框图如图1所示。
图1 系统总体方框图
2系统硬件设计
2.1 主控制模块
采用STC89C52单片机作为智能视力保护器的核心控制单元，其主要组成包
括中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等，同时它还包含三大总线，即数据总线、地址总线和控制
总线。
2.2 光照检测模块
采用光敏电阻检测光照强度。
光敏电阻的工作原理是当有光线照射时，会激
发电阻内原本处于稳定状态的电子，使其成为自由电子，所以光线照射强度越强，由于激发而产生的自由电子也就越多，相应的,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。
而与
灵敏度和半导体材料、以及入射光的波长有关，并且光敏电阻性价比高,使用方便。
其电路组成如图所示：
图2光照采集电路
2.3 超声波坐姿测距模块
采用超声波传感器检测的原理是通过测量人脸与桌面的距离来确定正确坐姿。
当人脸与桌面的距离小于30CM时就系统会发出语音提醒。
基本工作原理：采用 IO 口 TRIG 触发测距，至少 10us 的高电平信号;模块自动
发送 8 个 40khz 的方波，自动检测是否有信号返回；有信号返回，通过 IO 口ECHO 输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。
测
试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2。
实物如下图10。
其中VCC 供5V 电源，GND 为地线，TRIG 触发控制信号输入，ECHO 回响信号输出等四支线。
2.4 语音报警模块
系统使用的语音模块采用WT588D语音模块，该模块采用语音报警提示，可
以实现语音提示用户休息，语音提示用户读写姿势是否正确，简单直接,使用方便.
3 系统软件设计
该系统软件的设计主要采用C语言编程，其主要过程包括：设计主程序，主
程序编写好后，接着根据各模块电路的主要功能来编写子程序，然后将编写好的
各模块程序糅合到主程序中。
系统流程图如图3所示。
图3主程序流程图
4 结论
设计了一个以ST89C52单片机为核心的智能语音视力保护仪，并在反复实践
的基础上利用C语言完成了软件部分的设计，通过不断的检测修改，该设计功能
上达到了预想的效果，可以完成各项功能。
参考文献
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基金项目：军民融合研究项目：双钙钛矿Cs2AgBiX6(X=Br,Cl)/ TiO2异质结第一性原理研究（18JMR41）；渭南师范学院教改项目：虚拟仿真技术在电器类课程教学中的应用研究（JG201732）。