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开始程序初始化N开始工作键是否按下YY检测值是否符合设定值N报警返回
图2.2 系统软件设计流程图
汇编语言和C语言是课内所学的两种编程语言，同时也是单片机两种常用的编程语言。
汇编语言直接面向机器的语言，能够直接访问与硬件相关的存储器或I/O口，占用内存空间少，能够提高运行速度，但它使用的代码不够通俗易懂，编程工作量大，后期调试修改也不方便。
C语言与汇编语言相比较在程序可读性和移植性上有明显的优势，同时它的编程周期也相对的较短[8]。丰富的函数数据库为程序中函数的调用提供了方便，由于其代码能够通俗易懂且经过系统的学过C语言的知识，所以编程起来较为简单。
综上所述，本设计采用C语言为系统的编程语言。
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3 系统硬件设计
3.1 主控制模块
本设计采用宏晶科技公司的STC89C52单片机作为视力保护器的核心控制单元。 STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K字节系统可编程Flash存储器，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。其最小系统电路如图3.1所示。
图3.1 单片机最小系统电路
3.1.1 晶振电路
晶振，又名晶体振荡器。它的作用是为单片机系统提供基准时钟信号，单片机内部所有的工作都是以这个时钟信号为步调基准来进行工作的。STC89C52单片机的18引脚和19引脚是晶振引脚，接了一个12MHz的晶振（它每秒振荡12000000次），外加两个20pF的电容，电容的作用是帮助晶振起振，并维持振荡信号的稳定[9]。其电路原理图如图3.2所示。
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图3.2 单片机晶振电路
3.1.2 复位电路
51系列的单片机的9引脚一般为RST(Reset)复位引脚，所以STC89C52的复位电路接到了9引脚。STC89C52芯片的复位功能实现一般三种方法：
（1）通过上电实现复位 （2）通过手动按钮实现复位
（3）通过程序编写设定，实现自动复位。
上电复位是指，每次上电时单片机内部都进行一个初始化的过程，使单片机从相同的状态下运行。
程序由于软、硬件原因停止运行或者进入运行混乱状态的时候，就可以按下一个复位按键（比如：电脑的一键重启按钮），让程序从初始化状态下运行，这个过程就叫做手动复位。
当程序由于软、硬件原因停止运行或者进入运行混乱状态的时候，承载程序的芯片通常具备监测及自我恢复功能，例如程序陷阱设置、看门狗技术等，基于上述功能，若程序出现较长时间停滞或运行混乱状态，芯片自带的的相关监测及恢复模块将自动复位重启[10]。其电路图如图3.3所示。
图3.3 单片机复位电路
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3.2 超声波检测电路
本设计采用HC-SR04超声波测距模块来检测头部和桌面的距离。超声波传感器就是将超声波信号转化为电信号的换能器，HC-SR04内部有两个压电晶片和一个圆锥型共振板，是利用压电效应制成的压电式超声波传感器[11]。
工作原理为：单片机I/O端口输入给TRIG一个至少10μs的高电平，模块自动发送8个40KHz的方波，检测是否有信号返回，若有信号返回，ECHO端口输出给单片机一个高电平，此时，打开定时器定时，直到单片机读到低电平，定时器的数值就是此次测距的时间。测距距离的公式为：
测量距离?高电平持续时间*340ms2 （3.1）
??
HC-SR04超声波测距模块实物图如图3.4所示。
图3.4 HC-SR04超声波模块实物图
3.2.1 超声波发射电路
大多数的压电式超声波传感器的发射端是压电效应的逆运用，通过给压电晶片一定超声频率的电信号，使其按相同的频率振动起来，在空气中形成超声波辐射[12]。常用的超声波发射器的驱动方法有：
（1）使用晶体管的发射驱动电路； （2）使用时基电路555的发射驱动电路； （3）使用CMOS门电路的发射驱动电路。
HC-SR04的发射端就是利用晶体管的自激振荡来产生超声波的。TRIG给STC11的P1.0一个高电平，通过STC11的内部电路控制晶振产生振荡。三极管起到了开关的作用，通过STC11 P5.3口控制基极来控制MAX232芯片。MAX232电平转换芯片产生较大的电压，提高发射功率给换能器，将超声波发射出去。超声波发射电路如图3.5所示。
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3.3 光线检测电路
3.2.2 超声波接收电路
常用的超声信号接收方法有：
片机。超声波接收电路如图3.6所示。
（3）使用视频放大器的接收电路。
（2）使用电压比较器的接收电路；
（1）使用运算放大器的接收电路；
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图3.6 超声波接收电路
图3.5 超声波发射电路
敏电阻又称光导管，是利用光电导效应制成的。当在较为黑暗的环境中，有较大的阻
通过换能器将超声波信号转换为电信号，通过TL074将电压信号进行放大输入给单
4个运算放大器组成的，其作用就是滤波、放大和比较[13]。接收端接收到超声波信号，
光线检测电路由光敏电阻、AD转换模块ADC0832芯片、2K色环电阻组成。光
从HC-SR04的原理图可以看出，TL074作为接收电路的主要芯片，TL074是由
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