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。
由于现在国内外大量的市场需求，视力保护器的起步才刚刚开始，存在很大的发展空间，各个国家的很多公司均在此方面展开了研究，相信未来视力保护器一定会得到巨大的发展，为广大的中小学生的视力保护做出根本的保障。
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1.3 本文主要研究内容
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89c52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8052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c语言进行编程。电路通过编程实现自动复位。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20CM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．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。
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。
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2 系统硬件设计
硬件主要以89c52型单片机为核心，功能电路主要包括超声波测距报警电路、光线报警电路、定时报警电路以及报警发声电路等核心电路。利用单片机的c语言。图2是本系统设计的基本框图。
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图2系统设计基本框图
2.1 89c52单片机简介
89c52单片机包含中央处理器、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几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线。
图2-1为89c52单片机的芯片原理图。
89c52单片机片内含有掩膜ROM型程序存储器。因为这种只读存储器中的程序要由单片机生产厂制作芯片时为用户固化于片内，所以只适用于批量极大、程序要永久性保留且不会修改的场合。其主要组成部分为：
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A．中央处理器(CPU)。它是单片机的核心，包括运算器和控制器两个主要组成部分，用于实现运算和控制功能。运算器主要包括算术逻辑运算部件(ALU)、位处理器、累加器A、寄存器B、缓存器TMP1和TMP2、程序状态字寄存器PSW以及十进制调整电路等。其主要功能是实现数据的算术运算、逻辑运算、位操作及数据传送等。控制器主要由时钟和时序电路以及一些控制寄存器组成。其主要功能是协调整个单片机的工作，产生时序脉冲和提供控制信号等。
B．数据存储器。MCS-52系列单片机芯片数据存储器共有128个存储单元，用于存放可读写的数据。为了与外部扩展的数据存储器相区别，通常称芯片内部的数据存储器为内部数据存储器，简称内部RAM。
C．程序存储器。89c52芯片内部有4KB掩膜ROM用来存放程序和原始数据。通常称之为内部程序存储器或内部ROM。
D．定时器/计数器。MCS-52共有两个16位的定时器/计数器，以实现定时和计数功能。 E．并行I/O口。MCS-52共有四个8位的I/O口(即P0、P1、P2和P3)，用以完成数据的并行输入/输出。
F．串行I/O口。MCS-52有一个全双工串行口，以实现单片机和其他计算机或设备之间的串行数据传送。
G．中断控制系统。MCS-52共有5个中断源，分高和低两个优先级别。
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2.2 超声波测距报警电路
下面具体论述传感器的结构和工作原理。
图2-2的运用原理是：（1）采用I0口TRIG触发测距，给至少10us的高电平信号；（2）模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；（3）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;
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图2-2.1超声波时序图
以上时序图表明你只需要提供一个10us以上的脉冲触发信号，该模块内部将发出8个40KHZ周期电平并检测回波。一旦检测到有回波信号则输出回响信号。回响信号的脉冲宽度与所测距离成正比。由此通过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。
当距离小于设定的距离时，触发报警发声电路工作，发出声音提醒该学生坐直，从而达到保护该学生视力的目的。
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图2-2超声波测距报警电路
2.3 89c52单片机的中断系统
(1)中断概述
中断是由硬件驱动或者软件驱动的信号，中断信号使C5416 DSP暂停正在执行的程序，并进入中断服务程序(ISR)。C5416 DSP既支持软件中断也支持硬件中断：
由程序指令(INTR、TRAP或RESET)请求的软件中断。 ②由外部物理设备信号请求的硬件中断。
当同时有多个硬件中断被触发时，C5416 DSP按照中断优先级别的高低对它们进行服务。 (2)中断分类
① 可屏蔽中断。② 非屏蔽中断。 (3)中断处理步骤
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