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。首先是对各单元电路进行设计，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STC89C52，坐姿传感器选用超声波传感器，光线报警选用光敏电阻来实现，报警发声蜂鸣器发声硬件电路。本次毕业设计的研究内容是设计一个多功能视力保护器。它具备以下功能：
1．当使用者脸部与桌面之间的距离小于30CM时,电路将发出声音提示； 2．当读写环境光线照度不足时,电路将发出声音提示；
3．当使用时间达到45分钟时,电路自动发出声音提示,提醒使用者注意休息；
4．电路测光报警的灵敏度可调；
5. 电路可靠,做出实物能够实现相应的功能。真正帮助学生做到国家教委规定：学生在读写时，应在一定亮度下，眼离读物一尺，身离书桌一拳。
2 总体方案设计
系统采用STC89C52单片机作为多功能视力保护器的核心控制单元,本系统通过光敏电阻采集光线信号，通过AD采集光线信号的强弱，把光线强度等级化，通过设定报警等级来确定光照不足时报警。利用超声波测距传感器测出人脸部与桌面的距离，当小于30CM时发出报警声提醒。通过单片机内部定时器计时，当使用达到45分钟时电路自动发出声音提示,提醒使用者注意休息。系统采用的提示电路由三极管驱动蜂鸣器组成。系统总体的设计方框图如图1所示。
电源模块 6
光线强度检测模块 图1 系统总体方框图
超声波模块 STC89C52主控模块 蜂鸣器报警模块
2.1 硬件设计
2.1.1 电源稳压电路设计
由于本系统采用电池供电，我们考虑了如下几种方案为系统供电。
方案1：
采用12V蓄电池稳压后为系统供电。蓄电池具有较强的电流驱动能力以及稳定的电压输出性能。但是蓄电池的体积过于庞大，更换成本高，在报警器上使用极为不方便。因此我们放弃了此方案。 方案2：
采用3节1.5 V干电池共4.5V做电源，为单片机，传感器供电。经过实验验证系统工作时，单片机、传感器的工作电压稳定能够满足系统的要求，而且电池更换方便。
综上所述采用方案2 2.1.2 主控制器模块
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方案1：
采用可编程逻辑器件CPLD 作为控制器。CPLD可以实现各种复杂的逻辑功能、规模大、密度高、体积小、稳定性高、IO资源丰富、易于进行功能扩展。采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模控制系统的控制核心。但本系统不需要复杂的逻辑功能，对数据的处理速度的要求也不是非常高。且从使用及经济的角度考虑我们放弃了此方案。 方案2：
采用STC89C52单片机作为整个系统的核心，系统采用STC89C52单片机作为多功能视力保护器的核心控制单元，充分分析我们的系统，其关键在于实现系统的自动报警与提醒，处理超声波测得的信号，以及处理光照强度信息，而在这一点上，单片机就显现出来它的优势——控制简单、方便、快捷。这样一来，单片机就可以充分发挥其资源、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。STC89C52单片机具有功能强大的位操作指令，I/O口均可按位寻址，程序空间多达8K，对于本设计也绰绰有余，更可贵的是STC89C52单片机价格非常低廉。
因此，这种方案是一种较为理想的方案。 从方便使用的角度考虑，我们选择了方案2。 2.1.3 光照强度检测模块 光照度传感器的选择 方案1：
采用光照度传感器M124749，该光照度传感器采用先进的电路模块技术开发变送器，用于实现对环境光照度的测量，输出标准的电压及电流信号，体积小，安装方便，线性度好，传输距离长，抗干扰能力强，量程可调。但价格昂贵，性价比不高，且不易购买。 方案2：
采用光敏电阻。光敏电阻的工作原理是当有光线照射时，电阻内原本处
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于稳定状态的电子受到激发，成为自由电子，所以光线越强，产生的自由电子也就越多，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。灵敏度和半导体材料、以及入射光的波长有关，价格低廉，性价比高。
比较以上两个方案，方案一虽然具有更好的设计精度和线性度，但性价比不如光敏电阻好。方案二具有较高的性价比且同时也能满足系统的设计要求，故采用方案2光敏电阻作为光照度传感器。
2.1.4 报警提示模块
本系统为多功能视力保护器，对于报警器来说，其提醒的方式有很多种。我们综合考虑了一下两种方案。 方案1：
采用语音报警，可以实现语音提示用户休息，和姿势是否正确，直接明了。虽然采用语音提醒有诸多优点，但是语音芯片编程需要专业编程器，价格昂贵编程复杂，不适用于多功能视力保护器的普及。经综合比较考虑，我们放弃了此方案。 方案2：
采用蜂鸣器报警。蜂鸣器，体积小，重量轻，装配简单，使用方便。价格实惠，对推动视力保护器的普及有很好的优势。能够较好的满足系统的要求，因此我们选择了此方案。 2.1.5 坐姿检测模块
本系统需要检测坐姿是否正确，我们选了两种方案
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方案1：
采用红外热释电传感器，红外热释电传感器对红外线感应灵敏，当人把坐姿坐好，然后开启视力保护器，如果坐姿发生变化，红外热释电传感器就会有一个由高到低的电信号输出。虽然红外热释电传感器敏感度高，但是对于用在视力保护器上不合适，当人只是轻微的移动视力保护器也会报警，误报警的情况很多。除非人坐在那一动不动，因此红外热释电传感器不适用于多功能视力保护器的的坐姿检测。经综合考虑，我们放弃了此方案。 方案2：
采用超声波传感器检测。通过测量人脸与桌面的距离来确定坐姿。当距离小于30CM时就提醒。超声波体积小，重量轻，使用方便。价格实惠，对推动视力保护器的普及有很好的优势。能够较好的满足系统的要求，因此我们选择了此方案。 2.1.8 显示模块 方案1：
用数码管进行显示。数码管显示速度快，使用简单，显示效果简洁明了，但是显示单一，不能表达出很好的人机界面，因此我们放弃用数码管显示。 方案 2：
用LCD1602液晶进行显示。LCD1602由于其显示清晰，显示内容丰富、清晰，显示信息量大，使用方便，显示快速而得到了广泛的应用。单对于此系统我们需要显示丰富的内容，人机界面需要友好，因此我们选择了此方案。 综上所述我们选择方案2
2.2 最终方案
经过反复论证，我们最终确定了如下方案： 1、电源采用3节5号电池
2、采用STC89C52单片机作为主控制器。
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