安 徽 科 技 学 院

毕业论文（设计）开题报告

教学院（部）：理学院

专业名称： 电子科学与技术

姓 名： 毕成治

学 号： 1886080201

届 别： 2012届

指导教师： 吕越凤

2012 年 3 月

一、论文题目

基于单片机的视力保护器电路设计

题目来源 科研

二、研究(调查)目的意义： 21 世纪是广大中小学生学习压力最大的时期。2006 年 09 月 13 日，黑龙江省暨 哈尔滨市青少年心理健康宣传月活动圆满结束，活动月期间，50 余名心理咨询专家对 2000 余名大中小学生进行义务咨询时发现，近 30%学生处理人际关系困难，近 60% 中小学生学习压力大。学生近视在我国已成为一个日益严重的社会问题。国家有关部 门对许多职业均有明确的视力要求，而一旦近视，花再多的钱医治也不可能恢复原有 的视力。专家认为造成学生近视的最主要原因是读写姿势不正确。国家教委规定：学 生在读写时，应在一定亮度下，眼睛离读物一尺，身离书桌一拳。学习压力如此之大， 学习时间如此之多，那么，有一个保护视力的装置便显得越来越重要。 目前，青少年视力低下，已成为国内外共同关心的公共卫生问题。资料显示，我国 小学生视力低下率为 26.96%,初中生 53.43%,高中生 72.8%,大学生 77.95%。 特 别是调查显示 50%以上的学生及家长缺乏视力保健最基本的科普知识，不懂得“近视 与盲只差一步”的危害性，因而有 41.6%视力低下的学生并未采取任何矫正措施，又缺 专业机构的治疗。对此我们进行了多功能视力保护器的研究设计。通过创造健康的读 写环境和科学方式，避免因长期读写(现代意义的读写包括：看书、写字、用电脑、看 电视等)而导致的近视、驼背、脊柱侧弯、斜视、颈椎病等疾病的发生和发展，用非医 药的手段，防范和解除因不良读写习惯，避免给人们身体带来伤害。这个时代在给了 我们太多好处的同时，也给了我们太多的附属和悲哀，比如：如果顺其自然 90%的孩 子将来注定要和眼镜做一辈子“伴侣” 近视， 作为一种现代通病， 几乎没有办法根治它。 目前的激光切除手术其实是伤害了人体的自然完整，戕害着身心的健全。于是，百年 来人们沿用着“玻璃凹凸”的笨办法维系着人们对外界求索的目光。 既然治疗近视这么 困难，人们为什么不听听 2000 年前中国中医经典的劝谏呢？“是故圣人不治已病治未 病” , 防患于未然正和现在的“预防医学”不谋而合。 研究表明， 造成近视 99%的原因， 源自于孩子们平时读书、写字时坐姿不标准，导致眼睛距离书本太近所致。大部分孩 子喜欢趴在课桌上读写，并且老师、家长屡

教不改，很难扭转习惯，是家长一直头疼 的事。 综上所述：为了避免因长期使用不正确的读书写字姿势而导致的近视、脊椎弯曲变 形、驼背、斜视以及颈椎病等。有必要设计一款视力保护器进行防范。从而纠正人们 读写的不良姿势，习惯。避免给人们的身心带来伤害。尤其对学生群体而言，可帮助 学生矫正坐姿，改善学习环境，培养学生良好的学习习惯，保护学生视力。

三、国内、外研究概况和应用前景(附参考文献) : 1.国内外研究概况：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。例如：在我国，由广东向鼎公司生产的“金太子”牌视力保护器，它能有效的对 使用者的坐姿不正确进行语音提示。还有在网上热卖的四个一多功能视力保护器，号 称独一达到国度教委、卫生部提出的“四个一”规范的专利品牌视力保护器。也可以 纠正看书，写字的不良坐姿，从而达到防范的作用。不过从总体来看，我国国内生产 的众多品牌的视力保护器功能特点比较单一，外观单调雷同。与现代人们追求的外观 时尚简约以及可根据自我需求进行个性化选择尚有一定差距。所以不能满足广大使用 者的要求。 研究证明， 市场上真正的多功能视力保护器几乎没有。 现有的产品只是侧 重 视力保护的一方面，功能比较单一，不能从多个角度保护使用者的视力。 现在市场上 设计的有以超声波技术为主要理论依据视力保护器。 它就具 体就视力保护器的理论与 硬件的设计进行了研究。 基于实验室现有的硬件平台，研究目标是完成多功能视力保 护器的硬件开发与设计，并完成相应的硬件制作。其研究内容分为两部分：对视力保 护器的 硬件设计和硬件制作。 在设计中存在着如何有效的提高视力保护以及对硬件电 路准确调试的难点。在硬件设计中，基于超声波技术设计的多功能视力保护器 电路， 通过超声波接收头对接收的超声波信号进行调制输出， 实现控制声光提 示电路工作的 理论研究有一定的研究意义。通过实践证明该视力保护器可行且可靠性良好，使用方 便但也存在一些问题，比如说没有光线控制报警的功能，光线也是伤害学生的视力的 一个重要因素。该设计通过该电子硬件的制作和理论的研究，能为后期进一步设计多 功能视力保护器并采取合理措施提高视力保护的有效性提供可靠和有效的数据源和信 息依据。 同时， 国外也致力于对视力保护的研究， 但是他们更侧重对近视原因的研究。 美国德克萨斯州大学西南医学中心何于光博士表示，吃鱼和新鲜蔬菜能够保护视力， 降低发生近视的概率。他们认为通过合理的

饮食营养搭配，以及正确的学习习惯，对 视力保护起事半功倍的效果。 调查显示，市面上的产品大多只侧重保护视力的一个方面，功能较为单一，不能 从多个角度对使用者的视力进行保护。 2.应用前景：基于上述调查，由于现在国内外大量的市场需求，并且视力保护器也 只是刚刚起步，所以存在着很大的发展空间，各个国家的许多公司均在此方面展开了 研究，相信未来视力保护器一定能得到巨大的发展，为广大的中小学生的的视力的保 护做出巨大的贡献。 参考文献： 【1】孙育才.MCS-51 系列单片机微型计算机及其应用.南京：东南大学出版社，2004 【2】王卫东.模拟电子电路基础.西安：西安大学出版社，2003 【3】康华光.电子技术基础模拟部分.北京：高等教育出版社，2005 【4】康华光.电子技术基础数字部分.北京：高等教育出版社，2005 【5】家庭电子杂志社.家庭电子 2009 年合订本.2009

四、研究内容： 鉴于单片机芯片的智能处理功能， 本设计采用理论计算和实验验证的方法相结合的 以单片机芯片为核心的主体电路。首先是对各单位电路进行设计，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 功能的调试仿真。其中单片机芯片选用较为普遍的 8051 型，传感器选用水银滚珠型重 力传感器，光线报警选用光敏电阻来实现，报警发声系统选用以 HFC5219 芯片为核心 的发声硬件电路。 在设计中利用 8051 型单片机的定时功能即 P3.4 和 P3.5 的 T0 和 T1, 利用单片机的汇编语言进行编程。电路通过编程实现自动复位。本次设计的研究内容 是设计一个多功能视力保护器。它具有以下功能： 1.当使用者头部与书桌之间的距离过近时(小雨 40cm) ,电路将发出声光提示； 2.当读写环境光线照度不足时，电路将发出声光提示； 3.当使用时间达到 50 分钟时，电路自动发出声光提示，提醒使用者注意休息； 4 单片机的主频为 6KHZ,电路测光报警的灵敏度可调； 5.电路可靠，要求通过计算机仿真并且能够实现相应的功能。 能够真正帮助学生做到过肩教委规定的：学生在读写时，应当在一定亮度下，眼离 读物一尺，身离书桌一拳。 系统硬件设计主要以 8051 型单片机为核心，功能电路主要包括传感器辅助坐直报 警电路、光线报警电路、定时报警电路以及报警发生电路等核心电路。利用单片机汇 编语言。图(1)是本系统设计的基本框架图。

图(1)

五、研究进度和预期结果： 1.研究进度： 2011.12.1 -- 2012.1.30 : 查找有关资料

,搜集有关信息 2012.2.1 -- 2012.3.10 : 完成总体设计思路，上交开题报告

2012.3.11 -- 2012.3.30 : 完成硬件设计 2012.4.1 -- 2012.4.15 : 完成软件设计

2012.4.16 -- 2012.4.30 : 完成软硬件的测试 2012.5.1 -- 2012.5.30 : 完成毕业论文，准备答辩

2.预期结果： 1.毕业设计成果 硬件系统、软件源程序以及仿真结果 2.毕业论文 基于单片机的视力保护器电路设计

六、指导教师意见：

指导教师签字： 年 评议结果： 月 日

所在系(教研室)签字： 年 教学院部意见： 月 日

系主任签字： 年 月 日