多功能視力保護(hù)器畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、唐山師范學(xué)院本科畢業(yè)論文題 目 多功能視力保護(hù)器的設(shè)計(jì)學(xué) 生 劉盤(pán)石 指導(dǎo)教師 崔乃忠 教授年 級(jí) 2008級(jí)專 業(yè) 電子信息科學(xué)與技術(shù)系 別 物理系唐山師范學(xué)院物理系2012年5月 鄭重聲明 本人的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是在指導(dǎo)教師崔乃忠教授導(dǎo)下獨(dú)立撰寫(xiě)完成的。如有剽竊、抄襲、造假等違反學(xué)術(shù)道德、學(xué)術(shù)規(guī)范和侵權(quán)的行為，本人愿意承擔(dān)由此產(chǎn)生的各種后果，直至法律責(zé)任，并愿意通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接受公眾的監(jiān)督。特此鄭重聲明。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）作者（簽名）： 年 月 日 目 錄摘要11 引言11.1 選題背景11.2 視力保護(hù)器的現(xiàn)狀21.3 本文主要研究?jī)?nèi)容32 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)32.1 89c52單片機(jī)簡(jiǎn)介42.2 超

2、聲波測(cè)距報(bào)警電路52.3 89c52單片機(jī)的中斷系統(tǒng)72.4 光線報(bào)警電路82.4.1 光敏電阻控制電路82.5 定時(shí)報(bào)警電路92.5.1 單片機(jī)控制電路102.5.2蜂鳴器報(bào)警發(fā)聲電路113 開(kāi)發(fā)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)113.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)113.2 主要程序介紹154 結(jié)論18參考文獻(xiàn)19致謝20外文頁(yè)2123多功能視力保護(hù)器的設(shè)計(jì)劉盤(pán)石摘要：本文提出了一種基于單片機(jī)的多功能視力保護(hù)器。討論了89c52型單片機(jī)的硬件電路和軟件設(shè)計(jì)。并在此硬件基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)傳感器報(bào)警電路、光線強(qiáng)度報(bào)警電路及定時(shí)報(bào)警電路。目前各種單片機(jī)控制的理論和實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)正在引起人們的廣泛關(guān)注。主要為單片機(jī)的發(fā)展概況以及視力保

3、護(hù)器的發(fā)展概況，并通過(guò)89c52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制電路并利用c語(yǔ)言編程產(chǎn)生脈沖的方法，以及利用單片機(jī)的定時(shí)功能和匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)定時(shí)的方法。可以知道單片機(jī)控制的原理及設(shè)計(jì)和系統(tǒng)主要硬件組成部分及其作用，給出了整個(gè)系統(tǒng)軟件流程圖和部分子程序流程圖。介紹了該技術(shù)的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。而且提出了本系統(tǒng)尚需解決的一些問(wèn)題，并給出了可能解決這些問(wèn)題的途徑和方法。本設(shè)計(jì)以超聲波技術(shù)為主要理論依據(jù)。具體就視力保護(hù)器的理論與硬件的設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。基于實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的硬件平臺(tái)，本文的研究目標(biāo)是完成多功能視力保護(hù)器的硬件開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)，并完成相應(yīng)的硬件制作。其研究?jī)?nèi)容分為兩部分：對(duì)視力保護(hù)器的硬件設(shè)計(jì)和硬件制作。在設(shè)計(jì)中存在著如

4、何有效的提高視力保護(hù)以及對(duì)硬件電路準(zhǔn)確調(diào)試的難點(diǎn)。在硬件設(shè)計(jì)中，基于超聲波技術(shù)設(shè)計(jì)的多功能視力保護(hù)器電路，通過(guò)超聲波接收頭對(duì)接收的超聲波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制輸出，實(shí)現(xiàn)控制聲光提示電路工作的理論研究有一定的研究意義。本文設(shè)計(jì)出了基于超聲波發(fā)射與接收技術(shù)的多功能視力保護(hù)器。通過(guò)實(shí)踐證明該視力保護(hù)器可行且可靠性良好，使用方便。本文期望通過(guò)該電子硬件的制作和理論的研究，能為后期進(jìn)一步設(shè)計(jì)多功能視力保護(hù)器并采取合理措施提高視力保護(hù)的有效性提供可靠和有效的數(shù)據(jù)源和信息依據(jù)。關(guān)鍵詞：傳感器報(bào)警、光線強(qiáng)度報(bào)警、定時(shí)器、c語(yǔ)言 、超聲波引言學(xué)生近視在我國(guó)已成為一個(gè)日益嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題。國(guó)家有關(guān)部門對(duì)許多職業(yè)均有明確的視力

5、要求，而一旦近視，花再多的錢醫(yī)治也不可能恢復(fù)原有的視力。專家認(rèn)為造成學(xué)生近視的最主要原因是讀寫(xiě)姿勢(shì)不正確。國(guó)家教委規(guī)定：學(xué)生在讀寫(xiě)時(shí)，應(yīng)在一定亮度下，眼睛離讀物一尺，身離書(shū)桌一拳。學(xué)習(xí)壓力如此之大，學(xué)習(xí)時(shí)間如此之多，那么，有一個(gè)保護(hù)視力的裝置便顯得越來(lái)越重要。1.1 選題背景目前，青少年視力低下，已成為國(guó)內(nèi)外共同關(guān)心的公共衛(wèi)生問(wèn)題。調(diào)查顯示 50%以上的學(xué)生及家長(zhǎng)缺乏視力保健最基本的科普知識(shí)，不懂得“近視與盲只差一步”的危害性，因而有 41.6%視力低下的學(xué)生并未采取任何矯正措施，又缺專業(yè)機(jī)構(gòu)的治療。 因此我們進(jìn)行了多功能視力保護(hù)器的研究設(shè)計(jì)。通過(guò)創(chuàng)造健康的讀寫(xiě)環(huán)境和科學(xué)方式，避免因長(zhǎng)期讀寫(xiě)(

6、現(xiàn)代意義的讀寫(xiě)包括：看書(shū)、寫(xiě)字、用電腦、看電視等)而導(dǎo)致的近視、駝背、脊柱側(cè)彎、斜視、頸椎病等疾病的發(fā)生和發(fā)展，用非醫(yī)藥的手段，防范和解除因不良讀寫(xiě)習(xí)慣，避免給人們身體帶來(lái)傷害。近視，作為一種現(xiàn)代通病，幾乎沒(méi)有辦法根治它。目前的激光切除手術(shù)其實(shí)是傷害了人體的自然完整，戕害著身心的健全。于是，百年來(lái)人們沿用著“玻璃凹凸”的笨辦法維系著人們對(duì)外界求索的目光。 研究表明，造成近視99的原因，源自于孩子們平時(shí)讀書(shū)、寫(xiě)字時(shí)坐姿不標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致眼睛距離書(shū)本太近所致。大部分孩子喜歡趴在課桌上讀寫(xiě)，并且老師、家長(zhǎng)屢教不改，很難扭轉(zhuǎn)習(xí)慣，是家長(zhǎng)一直頭疼的事。1.2 視力保護(hù)器的現(xiàn)狀現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有許多電子公司都有自

7、己公司生產(chǎn)的視力保護(hù)器。國(guó)內(nèi)這方面的研究現(xiàn)狀為：在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的視力保護(hù)器，又稱坐視寶，它能有效的對(duì)使用者的坐姿不當(dāng)進(jìn)行語(yǔ)音提示。還有國(guó)內(nèi)一些廠家生產(chǎn)的坐姿矯正器。可以糾正看書(shū)，寫(xiě)字的不良坐姿。總體看來(lái)，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的視力保護(hù)器功能特點(diǎn)比較單一，與人們的個(gè)性化需求尚有很大的差距。故不能很好的滿足廣大使用者的需求。國(guó)外也致力于對(duì)保護(hù)視力的研究，但是他們更側(cè)重于對(duì)近視原因的研究。美國(guó)德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心何于光博士表示，吃魚(yú)和新鮮蔬菜能夠保護(hù)視力，降低發(fā)生近視的概率。他們認(rèn)為通過(guò)合理的飲食營(yíng)養(yǎng)搭配，以及正確的學(xué)習(xí)習(xí)慣，對(duì)視力的保護(hù)能起到事半功倍的作用。研究證明，市場(chǎng)上真正的多功能視力保護(hù)器幾乎沒(méi)有?，F(xiàn)有

8、的產(chǎn)品只是側(cè)重視力保護(hù)的一方面，功能比較單一，不能從多個(gè)角度保護(hù)使用者的視力?，F(xiàn)在市場(chǎng)上設(shè)計(jì)的有以超聲波技術(shù)為主要理論依據(jù)的視力保護(hù)器。它就具體就視力保護(hù)器的理論與硬件的設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。基于實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的硬件平臺(tái)，研究目標(biāo)是完成多功能視力保護(hù)器的硬件開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)，并完成相應(yīng)的硬件制作。其研究?jī)?nèi)容分為兩部分：對(duì)視力保護(hù)器的硬件設(shè)計(jì)和硬件制作。在設(shè)計(jì)中存在著如何有效的提高視力保護(hù)以及對(duì)硬件電路準(zhǔn)確調(diào)試的難點(diǎn)。在硬件設(shè)計(jì)中，基于超聲波技術(shù)設(shè)計(jì)的多功能視力保護(hù)器電路，通過(guò)超聲波接收頭對(duì)接收的超聲波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制輸出，實(shí)現(xiàn)控制聲光提示電路工作的理論研究有一定的研究意義。通過(guò)實(shí)踐證明該視力保護(hù)器可行且可靠性良好

9、，使用方便但也存在一些問(wèn)題，比如說(shuō)沒(méi)有光線控制報(bào)警的功能，光線也是傷害學(xué)生的視力的一個(gè)重要因素。該設(shè)計(jì)通過(guò)該電子硬件的制作和理論的研究，能為后期進(jìn)一步設(shè)計(jì)多功能視力保護(hù)器并采取合理措施提高視力保護(hù)的有效性提供可靠和有效的數(shù)據(jù)源和信息依據(jù)。由于現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外大量的市場(chǎng)需求，視力保護(hù)器的起步才剛剛開(kāi)始，存在很大的發(fā)展空間，各個(gè)國(guó)家的很多公司均在此方面展開(kāi)了研究，相信未來(lái)視力保護(hù)器一定會(huì)得到巨大的發(fā)展，為廣大的中小學(xué)生的視力保護(hù)做出根本的保障。11.3 本文主要研究?jī)?nèi)容鑒于單片機(jī)芯片的智能處理功能本設(shè)計(jì)采用理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法相結(jié)合的以單片機(jī)芯片為核心的主體電路。首先是對(duì)各單元電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，并選擇合

10、適的元器件。在選擇元器件時(shí)，要注意所選芯片的性價(jià)比，對(duì)于電阻、電容等常用元件要先進(jìn)行參數(shù)計(jì)算后再選擇。其次是設(shè)計(jì)整個(gè)電路，并在計(jì)算機(jī)上對(duì)各單元電路進(jìn)行相應(yīng)功能的調(diào)試仿真！其中單片機(jī)芯片選用較為普遍的89c52型，傳感器選用水銀滾珠型重力傳感器，光線報(bào)警選用光敏電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)，報(bào)警發(fā)聲系統(tǒng)選用以hfc5219芯片為核心的發(fā)聲硬件電路。在設(shè)計(jì)中利用8052型單片機(jī)的定時(shí)功能即p3.4和p3.5的t0和t1，利用單片機(jī)的c語(yǔ)言進(jìn)行編程。電路通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)復(fù)位。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容是設(shè)計(jì)一個(gè)多功能視力保護(hù)器。它具備以下功能：1當(dāng)使用者臉部與桌面之間的距離小于20cm時(shí),電路將發(fā)出聲音提示； 2當(dāng)讀寫(xiě)環(huán)

11、境光線照度不足時(shí),電路將發(fā)出聲音提示； 3當(dāng)使用時(shí)間達(dá)到45分鐘時(shí),電路自動(dòng)發(fā)出聲音提示,提醒使用者注意休息； 4單片機(jī)的主頻為6khz；電路測(cè)光報(bào)警的靈敏度可調(diào)； 5電路可靠,要求通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真并且能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的功能。真正幫助學(xué)生做到國(guó)家教委規(guī)定：學(xué)生在讀寫(xiě)時(shí)，應(yīng)在一定亮度下，眼離讀物一尺，身離書(shū)桌一拳。2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)硬件主要以89c52型單片機(jī)為核心，功能電路主要包括超聲波測(cè)距報(bào)警電路、光線報(bào)警電路、定時(shí)報(bào)警電路以及報(bào)警發(fā)聲電路等核心電路。利用單片機(jī)的c語(yǔ)言。圖2是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本框圖。2 3圖2系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本框圖2.1 89c52單片機(jī)簡(jiǎn)介89c52單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(ro

12、m)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(ram)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線。圖2-1為89c52單片機(jī)的芯片原理圖。89c52單片機(jī)片內(nèi)含有掩膜rom型程序存儲(chǔ)器。因?yàn)檫@種只讀存儲(chǔ)器中的程序要由單片機(jī)生產(chǎn)廠制作芯片時(shí)為用戶固化于片內(nèi)，所以只適用于批量極大、程序要永久性保留且不會(huì)修改的場(chǎng)合。其主要組成部分為：a中央處理器(cpu)。它是單片機(jī)的核心，包括運(yùn)算器和控制器兩個(gè)主要組成部分，用于實(shí)現(xiàn)運(yùn)算和控制功能。運(yùn)算器主要包括算術(shù)邏輯運(yùn)算部件(alu)、位處理器、累加器a、寄存器b、緩存器tmp1和tmp2、程序狀態(tài)字寄存器psw以及十進(jìn)制調(diào)整電路等。其

13、主要功能是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、位操作及數(shù)據(jù)傳送等?？刂破髦饕蓵r(shí)鐘和時(shí)序電路以及一些控制寄存器組成。其主要功能是協(xié)調(diào)整個(gè)單片機(jī)的工作，產(chǎn)生時(shí)序脈沖和提供控制信號(hào)等。b數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。mcs-52系列單片機(jī)芯片數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器共有128個(gè)存儲(chǔ)單元，用于存放可讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)。為了與外部擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相區(qū)別，通常稱芯片內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱內(nèi)部ram。c程序存儲(chǔ)器。89c52芯片內(nèi)部有4kb掩膜rom用來(lái)存放程序和原始數(shù)據(jù)。通常稱之為內(nèi)部程序存儲(chǔ)器或內(nèi)部rom。d定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。mcs-52共有兩個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)和計(jì)數(shù)功能。e并行i/o口。mcs-52共有四個(gè)8位的

14、i/o口(即p0、p1、p2和p3)，用以完成數(shù)據(jù)的并行輸入/輸出。f串行i/o口。mcs-52有一個(gè)全雙工串行口，以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和其他計(jì)算機(jī)或設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。g中斷控制系統(tǒng)。mcs-52共有5個(gè)中斷源，分高和低兩個(gè)優(yōu)先級(jí)別。42.2 超聲波測(cè)距報(bào)警電路下面具體論述傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理。圖2-2的運(yùn)用原理是：（1）采用i0口trig觸發(fā)測(cè)距，給至少10us的高電平信號(hào)；（2）模塊自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40khz的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回；（3）有信號(hào)返回，通過(guò)io口echo輸出一個(gè)高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。測(cè)試距離=（高電平時(shí)間*聲速（340m/s）/2;圖2-2

15、.1超聲波時(shí)序圖以上時(shí)序圖表明你只需要提供一個(gè)10us以上的脈沖觸發(fā)信號(hào)，該模塊內(nèi)部將發(fā)出8個(gè)40khz周期電平并檢測(cè)回波。一旦檢測(cè)到有回波信號(hào)則輸出回響信號(hào)?；仨懶盘?hào)的脈沖寬度與所測(cè)距離成正比。由此通過(guò)發(fā)射信號(hào)到收到的回響信號(hào)時(shí)間間隔可以計(jì)算得到距離。當(dāng)距離小于設(shè)定的距離時(shí)，觸發(fā)報(bào)警發(fā)聲電路工作，發(fā)出聲音提醒該學(xué)生坐直，從而達(dá)到保護(hù)該學(xué)生視力的目的。5 6圖2-2超聲波測(cè)距報(bào)警電路2.3 89c52單片機(jī)的中斷系統(tǒng)(1)中斷概述中斷是由硬件驅(qū)動(dòng)或者軟件驅(qū)動(dòng)的信號(hào)，中斷信號(hào)使c5416 dsp暫停正在執(zhí)行的程序，并進(jìn)入中斷服務(wù)程序(isr)。c5416 dsp既支持軟件中斷也支持硬件中斷：由程

16、序指令(intr、trap或reset)請(qǐng)求的軟件中斷。由外部物理設(shè)備信號(hào)請(qǐng)求的硬件中斷。當(dāng)同時(shí)有多個(gè)硬件中斷被觸發(fā)時(shí)，c5416 dsp按照中斷優(yōu)先級(jí)別的高低對(duì)它們進(jìn)行服務(wù)。(2)中斷分類 可屏蔽中斷。 非屏蔽中斷。(3)中斷處理步驟 接收中斷請(qǐng)求。 應(yīng)答中斷。 執(zhí)行中斷服務(wù)程序(isr)。(3)中斷標(biāo)志寄存器(ifr)中斷標(biāo)志寄存器是一個(gè)存儲(chǔ)映射的cpu寄存器，可以識(shí)別和清除有效的中斷。當(dāng)一個(gè)中斷出現(xiàn)時(shí)，ifr中的相應(yīng)的中斷標(biāo)志位置1，直到cpu識(shí)別該中斷為止。該設(shè)計(jì)在軟件編程中需用到單片機(jī)的中斷系統(tǒng)和中斷指令，具體指令和程序見(jiàn)下章。2.4 光線報(bào)警電路該電路分為光敏電阻控制電路和光線發(fā)聲

17、報(bào)警電路。其功能是完成由光敏電阻控制的電路在條件滿足時(shí)發(fā)出脈沖，該脈沖作用于89c52單片機(jī)的p1.0口，通過(guò)檢測(cè)p1.0口是否為高電平，由中斷控制利用p1.1口給出滿足發(fā)聲電路需要的脈沖，再由發(fā)聲電路發(fā)出聲音提醒學(xué)生光線太暗了，需要調(diào)節(jié)光的亮度，進(jìn)而達(dá)到保護(hù)學(xué)生視力的目的。72.4.1 光敏電阻控制電路圖2-3 光敏控制電路圖2-3是光敏控制電路原理圖。當(dāng)光敏電阻受到較強(qiáng)的光照照射時(shí)，光敏電阻阻值變低，輸出端輸出高電平，為模擬信號(hào)，經(jīng)1/4lm339（四電壓比較器，用其中的一個(gè)即可）轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)然后經(jīng)反相器傳給單片機(jī)，此時(shí)，傳過(guò)去的信號(hào)為低電平，即光線正常時(shí)輸出信號(hào)為低電平；當(dāng)光敏電阻受到

18、較弱的光照照射時(shí)，光敏電阻阻值為無(wú)窮大，輸出電壓為vce=0.7v，為低電平，經(jīng)比較器輸出為零，再經(jīng)反相器作用后輸出為1，即光線較暗淡時(shí)，總的輸出電壓為高電平即1。反饋到單片機(jī)上，觸發(fā)蜂鳴器報(bào)警。8圖2-4 lm339的結(jié)構(gòu)圖 圖2-4為lm339的結(jié)構(gòu)圖。其中l(wèi)m339集成塊內(nèi)部裝有四個(gè)獨(dú)立的電壓比較器，該電壓比較器的特點(diǎn)是：(1)失調(diào)電壓小，典型值為2mv；(2)電源電壓范圍寬，單電源為2-36v，雙電源電壓為1v-18v；(3)對(duì)比較信號(hào)源的內(nèi)阻限制較寬；(4)共模范圍很大，為0(ucc-1.5v)vo；(5)差動(dòng)輸入電壓范圍較大，大到可以等于電源電壓；(6)輸出端電位可靈活方便地選用。

19、lm339集成塊采用c-14型封裝，圖2-5.1為lm339原理圖的外型及管腳排列。由于lm339使用靈活，應(yīng)用廣泛，所以世界上各大ic生產(chǎn)廠、公司竟相推出自己的四相比較器，如ir2339、ani339、sf339等，它們的參數(shù)基本一致，可互換使用。2.5 定時(shí)報(bào)警電路報(bào)警電路分為單片機(jī)控制電路和報(bào)警發(fā)聲電路。它主要通過(guò)單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)功能完成定時(shí)45分鐘并使報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警聲，用以提醒學(xué)生休息！89c52單片機(jī)內(nèi)有兩個(gè)可編程的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，滿足諸如對(duì)外部脈沖進(jìn)行記數(shù)，產(chǎn)生精確的定時(shí)時(shí)間，作串行口的波特發(fā)生器等功能的需要。它們具有兩種工作模式(計(jì)數(shù)器模式和定時(shí)器模式)及4種工作方式(方式0，

20、方式1，方式2，方式3)。其控制字均在相應(yīng)的特殊功能寄存器中，通過(guò)對(duì)它的特殊功能寄存器的編制，可以方便的選擇適當(dāng)?shù)墓ぷ髂Ｊ胶凸ぷ鞣绞?。?dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器為定時(shí)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)器的加1信號(hào)由振蕩器的12分頻信號(hào)產(chǎn)生，即每過(guò)一個(gè)機(jī)器周期，計(jì)數(shù)器加1，直至計(jì)數(shù)滿溢出為止。顯然，定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間與系統(tǒng)的振蕩頻率有關(guān)。因一個(gè)機(jī)器周期等于12個(gè)振蕩周期，所以計(jì)數(shù)頻率fcount=1/12osc。如果晶振為12mhz，則計(jì)數(shù)周期為：t=1/（12106）hz1/12=1s這是最短的定時(shí)周期。若要延長(zhǎng)定時(shí)時(shí)間，則需要改變定時(shí)器的初值，并要適當(dāng)選擇定時(shí)器的長(zhǎng)度(如8位、13位、16位等)。當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器為計(jì)數(shù)工

21、作方式時(shí)，通過(guò)引腳t0和t1對(duì)外部信號(hào)計(jì)數(shù)，外部脈沖的下降沿將觸發(fā)計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器在每個(gè)機(jī)器周期的s5p2期間采樣引腳輸入電平。若一個(gè)機(jī)器周期采樣值為1，下一個(gè)機(jī)器周期采樣值為0，則計(jì)數(shù)器加1。此后的機(jī)器周期s3p1期間，新的計(jì)數(shù)值裝入計(jì)數(shù)器。所以檢測(cè)一個(gè)由1至0的跳變需要兩個(gè)機(jī)器周期，故外部事年的最高計(jì)數(shù)頻率為振蕩頻率的1/24。例如，如果選用12mhz晶振，則最高計(jì)數(shù)頻率為0.5mhz。雖然對(duì)外部輸入信號(hào)的占空比無(wú)特殊要求，但為了確保某給定電平在變化前至少被采樣一次，外部計(jì)數(shù)脈沖的高電平與低電平保持時(shí)間均需在一個(gè)機(jī)器周期以上。工作方式控制寄存器tmod用于控制定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作模式及工作方式

22、，它的字節(jié)地址為89h。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的兩個(gè)作用是用來(lái)精確的模擬一段時(shí)間間隔(作定時(shí)器用)或累計(jì)外部輸入的脈沖個(gè)數(shù)(作計(jì)數(shù)器用)。當(dāng)作定時(shí)器用時(shí)，在其輸入端輸入周期固定的脈沖個(gè)數(shù)，即可計(jì)算出所定時(shí)間的長(zhǎng)度。當(dāng)89c52內(nèi)部的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器被選定為定時(shí)器工作模式時(shí)，記數(shù)輸入信號(hào)是內(nèi)部時(shí)鐘脈沖，每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生一個(gè)脈沖使計(jì)數(shù)器增1，因此，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的輸入脈沖和機(jī)器周期一樣，為時(shí)鐘頻率的1/12。本設(shè)計(jì)采用的時(shí)鐘周期為6mhz，記數(shù)速度為500khz，輸入脈沖的時(shí)間間隔為0.5秒。102.5.1 單片機(jī)控制電路單片機(jī)控制電路由89c52單片機(jī)的p3.4和p3.5即t0和t1定時(shí)/計(jì)數(shù)器通過(guò)單片機(jī)

23、的匯編語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)！定時(shí)時(shí)間為50分鐘，其計(jì)時(shí)初值可計(jì)算如下：50*60=3000s=30000*100ms100ms用t0定時(shí)設(shè)置t0工作方式1，30000次用t2計(jì)數(shù)，設(shè)t2工作方式為11。t0的定時(shí)初值為：216-100ms/2us=15536=c3b0h；t1的計(jì)數(shù)初值為65536-30000=35536=8ad0h其中t0為定時(shí)器，t1為計(jì)數(shù)器，定時(shí)器t0定時(shí)100ms后，計(jì)數(shù)器t1計(jì)數(shù)一次，此時(shí)，定時(shí)器t0進(jìn)行中斷服務(wù)程序zdt0進(jìn)行定時(shí)器t0循環(huán)定時(shí)進(jìn)入下一個(gè)定時(shí)周期，當(dāng)滿足又一次定時(shí)滿100ms時(shí)，再由計(jì)數(shù)器t1計(jì)數(shù)一次，如此循環(huán)下去，直到滿足計(jì)數(shù)器t1計(jì)數(shù)30000次，計(jì)數(shù)器t

24、1進(jìn)入中斷服務(wù)程序zdt1，其功能是使單片機(jī)的p3.0引腳發(fā)送一個(gè)脈沖觸發(fā)定時(shí)報(bào)警發(fā)聲電路，由定時(shí)報(bào)警發(fā)聲電路發(fā)出報(bào)警信號(hào)，使學(xué)生意識(shí)到已經(jīng)學(xué)習(xí)了45分鐘了，需要休息一下，進(jìn)而達(dá)到保護(hù)學(xué)生視力的目的。此時(shí)，學(xué)生應(yīng)關(guān)閉視力保護(hù)器電源，休息后在開(kāi)啟電源以進(jìn)行節(jié)能。開(kāi)啟電源后，定時(shí)器t0和計(jì)數(shù)器t1進(jìn)行到下一循環(huán)，對(duì)定時(shí)器進(jìn)行賦值，t0定時(shí)，t計(jì)數(shù)，再進(jìn)行報(bào)警。定時(shí)用的c語(yǔ)言程序見(jiàn)附錄。2.5.2蜂鳴器報(bào)警發(fā)聲電路圖2-5 蜂鳴器報(bào)警發(fā)聲電路如圖2-5所示，三極管主要是做驅(qū)動(dòng)用的。因?yàn)閱纹瑱C(jī)的io口驅(qū)動(dòng)能力不夠讓蜂鳴器發(fā)出聲音，所以我們通過(guò)三極管放大驅(qū)動(dòng)電流，從而可以讓蜂鳴器發(fā)出聲音，利用單片機(jī)的定

25、時(shí)功能通過(guò)p3.3產(chǎn)生一個(gè)振蕩脈沖方波，輸出高電平，三極管導(dǎo)通，集電極電流通過(guò)蜂鳴器讓蜂鳴器發(fā)出聲音，當(dāng)輸出低電平時(shí)，三極管截止，沒(méi)有電流流過(guò)蜂鳴器，所以就不會(huì)發(fā)出聲音。3 開(kāi)發(fā)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)由于簡(jiǎn)單的程序可以用匯編明顯提高執(zhí)行速度，但在大型程序開(kāi)發(fā)時(shí)，需要考慮多方面因素，工程開(kāi)發(fā)周期等需要合理選擇編程語(yǔ)言，所以本文主要采用單片機(jī)c語(yǔ)言來(lái)完成軟件設(shè)計(jì)和程序代碼的編寫(xiě)，程序簡(jiǎn)單易懂，可執(zhí)行性強(qiáng)。3.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件采用keil software，使用單片機(jī)匯編語(yǔ)言。因?yàn)閰R編可以完成有些c語(yǔ)言完成不了的操作。程序中對(duì)時(shí)間要求苛刻的部分可以用內(nèi)嵌匯編來(lái)重寫(xiě)，以促進(jìn)速度上的顯著提高。但是，開(kāi)發(fā)和測(cè)試

26、匯編代碼是一件辛苦的工作，它將花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間，因而要慎重選擇要用匯編的部分。一個(gè)合格的程序員應(yīng)該是寫(xiě)出高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化程序。主程序的流程采用模塊的方法設(shè)計(jì)，先規(guī)劃出各功能子模塊，然后各個(gè)擊破，這也是軟件開(kāi)發(fā)的方式，可以由簡(jiǎn)入難，比較符合人的思維習(xí)慣。圖3-2使定時(shí)器t0的中斷程序流程圖，圖3-3使計(jì)數(shù)器t1終端服務(wù)流程圖，其程序設(shè)計(jì)原理如下：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制電路由89c52單片機(jī)的p3.4和p3.5即t0和t1定時(shí)/計(jì)數(shù)器通過(guò)單片機(jī)的匯編語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)！定時(shí)時(shí)間為45分鐘，其計(jì)時(shí)初值可計(jì)算如下：50*60=3000s=30000*100ms100ms用t0定時(shí)設(shè)置t0工作方式1，30000次用t2計(jì)數(shù)，設(shè)t

27、2工作方式為11。t0的定時(shí)初值為：216-100ms/2us=15536=c3b0h；t1的計(jì)數(shù)初值為65536-30000=35536=8ad0h其中t0為定時(shí)器，t1為計(jì)數(shù)器，定時(shí)器t0定時(shí)100ms后，計(jì)數(shù)器t1計(jì)數(shù)一次，此時(shí)，定時(shí)器t0進(jìn)行中斷服務(wù)程序zdt0進(jìn)行定時(shí)器t0循環(huán)定時(shí)進(jìn)入下一個(gè)定時(shí)周期，當(dāng)滿足又一次定時(shí)滿100ms時(shí)，再由計(jì)數(shù)器t1計(jì)數(shù)一次，如此循環(huán)下去，直到滿足計(jì)數(shù)器t1計(jì)數(shù)30000次，計(jì)數(shù)器t1進(jìn)入中斷服務(wù)程序zdt1，其功能是使單片機(jī)的p3.0引腳發(fā)送一個(gè)脈沖觸發(fā)定時(shí)報(bào)警發(fā)聲電路，由定時(shí)報(bào)警發(fā)聲電路發(fā)出報(bào)警信號(hào)，使學(xué)生意識(shí)到已經(jīng)學(xué)習(xí)了45分鐘了，需要休息一下，進(jìn)

28、而達(dá)到保護(hù)學(xué)生視力的目的。此時(shí)，學(xué)生應(yīng)關(guān)閉視力保護(hù)器電源，休息后在開(kāi)啟電源以進(jìn)行節(jié)能。開(kāi)啟電源后，定時(shí)器t0和計(jì)數(shù)器t1進(jìn)行到下一循環(huán)，對(duì)定時(shí)器進(jìn)行賦值，t0定時(shí)，t計(jì)數(shù)，再進(jìn)行報(bào)警。圖3-1 程序流程圖圖3-2 t0中斷程序流程圖圖3-3 t1中斷程序流程圖3.2 主要程序介紹本設(shè)計(jì)采用c語(yǔ)言編寫(xiě)。c語(yǔ)言是一種計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。它既有高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，又具有匯編語(yǔ)言的特點(diǎn)。它可以作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)語(yǔ)言，編寫(xiě)工作系統(tǒng)應(yīng)用程序，也可以作為應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，編寫(xiě)不依賴計(jì)算機(jī)硬件的應(yīng)用程序。因此，它的應(yīng)用范圍廣泛。各個(gè)主要程序段介紹如下：1設(shè)計(jì)要求滿足定時(shí)50分鐘后報(bào)警，其初值計(jì)算如下：50min*60=

29、3000s=30000*100ms100ms用t0定時(shí)設(shè)置t0工作方式1，30000次用t2計(jì)數(shù)，設(shè)t2工作方式為11。t0的定時(shí)初值為：216-100ms/2us=15536=c3b0h；t1的計(jì)數(shù)初值為65536-30000=35536=8ad0h2程序?yàn)椋?*液晶lcd顯示*/#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit trig=p20;sbit echo=p32;sbit baojing=p33;sbit lcdrs=p12;sbit lcdrw=p11;sbit lcden=p10;bit succ

30、eed_flag; /測(cè)量成功標(biāo)志uchar th,tl;long xx;void lcd_delay(uchar x);void trig_delay()uchar i;for(i=100;i1;i-); void write_com(uchar com)/寫(xiě)命令函數(shù)lcdrs=0;p0=com;lcd_delay(20);lcden=1;lcd_delay(20); lcden=0;void write_date(uchar date)/寫(xiě)數(shù)據(jù)函數(shù)lcdrs=1;p0=date;lcd_delay(20);lcden=1;lcd_delay(20);lcden=0;void init_lc

31、d()/初始化函數(shù) lcden=0;/默認(rèn)開(kāi)始狀態(tài)為關(guān)使能端，見(jiàn)時(shí)序圖 lcdrw=0;/選擇狀態(tài)為 寫(xiě)write_com(0x0f);write_com(0x38);/顯示模式設(shè)置，默認(rèn)為0x38,不用變。write_com(0x01);/顯示清屏，將上次的內(nèi)容清除，默認(rèn)為0x01. write_com(0x0c);/顯示功能設(shè)置0x0f為開(kāi)顯示，顯示光標(biāo)，光標(biāo)閃爍；0x0c為開(kāi)顯示，不顯光標(biāo)，光標(biāo)不閃write_com(0x06);/設(shè)置光標(biāo)狀態(tài)默認(rèn)0x06,為讀一個(gè)字符光標(biāo)加1. write_com(0x80);/設(shè)置初始化數(shù)據(jù)指針，是在讀指令的操作里進(jìn)行的void display()/

32、顯示函數(shù)ucharbai=0,shi=0,ge=0,xiao=0;bai=xx/1000;shi=xx%1000/100;ge=xx%100/10;xiao=xx%10;write_com(0x80);write_date(l);write_date(o);write_date(n);write_date(g);write_date(=);write_date(0+bai);write_date(0+shi);write_date(0+ge);write_date(.);write_date(0+xiao);void lcd_delay(uchar x)uint i,j;for(i=x;i0;

33、i-)for(j=10;j0;j-);void main()init_lcd();trig=0; /首先拉低脈沖輸入引腳tmod=0x01; /定時(shí)器0，定時(shí)器1，16位工作方式it0=0; /由高電平變低電平，觸發(fā)外部中斷/et1=1; /打開(kāi)定時(shí)器1中斷ex0=0; /關(guān)閉外部中斷ea=1; /打開(kāi)總中斷0while(1) /程序循環(huán)uchar num=0,i;for(i=0;i20;i+) ea=0;trig=0; trig_delay(); trig=1; /產(chǎn)生一個(gè)20us的脈沖，在trig引腳 while(echo=0); /等待echo回波引腳變高電平succeed_flag=0

34、; /清測(cè)量成功標(biāo)志ex0=1; /打開(kāi)外部中斷th0=0; /定時(shí)器1清零 tl0=0; /定時(shí)器1清零 tr0=1; /啟動(dòng)定時(shí)器1 ea=1;while(th0 30);/等待測(cè)量的結(jié)果，周期65.535毫秒（可用中斷實(shí)現(xiàn)） tr0=0; /關(guān)閉定時(shí)器1 ex0=0; /關(guān)閉外部中斷 if(succeed_flag=1) xx=(th*256+tl)*340.0*12.0/11.0592/10000.0/2.0)*10; /微秒的單位除以58等于厘米 /為什么除以58等于厘米， y米=（x秒*344）/2display(); / x秒=（ 2*y米）/344 =x秒=0.0058*y米

35、=厘米=微秒/58if(xx12)baojing=0;num=0;elsebaojing=1;num=0; /*/外部中斷0，用做判斷回波電平into_() interrupt 0 / 外部中斷是0號(hào) th =th0; /取出定時(shí)器的值 tl =tl0; /取出定時(shí)器的值 succeed_flag=1; /至成功測(cè)量的標(biāo)志 ex0=0; /關(guān)閉外部中斷 /*結(jié)論本次畢業(yè)設(shè)計(jì)硬件上完成了一個(gè)89c52單片機(jī)的單通道語(yǔ)音信號(hào)處理平臺(tái)的設(shè)計(jì)，并在此平臺(tái)上用單片機(jī)匯編語(yǔ)言進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)測(cè)試，基本滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)，可以完成各項(xiàng)基本功能。本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)空間大，接口方便，使用靈活，便于用戶擴(kuò)展功能。當(dāng)然，由于時(shí)

36、間關(guān)系，本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)也有某些不太完善的地方，如光敏電阻的使用，也不能實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)光度和壓縮浪費(fèi)大量空間，有待進(jìn)一步改善。本文探索并實(shí)現(xiàn)了多功能視力保護(hù)器設(shè)計(jì)的完整過(guò)程。，該系統(tǒng)具有很高的使用價(jià)值，很好地達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的；本文創(chuàng)新點(diǎn)：1發(fā)展了利用單片機(jī)設(shè)計(jì)視力保護(hù)器的思想，增加了單片機(jī)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。利用光敏電阻電路產(chǎn)生脈沖，通過(guò)輔助坐直傳感器幫組學(xué)生坐直進(jìn)而校正其視力，簡(jiǎn)單方便且不會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)穩(wěn)定性方面的問(wèn)題。2盡可能發(fā)揮系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，可以方便向其他功能擴(kuò)展，也就是利用平臺(tái)優(yōu)勢(shì)可以衍生更多功能。參考文獻(xiàn)1 家庭電子1998年合訂本.j1999. 212-214 2 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分.m

37、北京：高等教育出版社，2005.1-203 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分.m北京：高等教育出版社，2005.40-604 電子工藝實(shí)習(xí).j成都，2003.1-235 電子技術(shù)實(shí)驗(yàn).j 成都， 2005.1-206 電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試第二版.m武漢：華中科大出版社， 2002.1-407 趙健.實(shí)用聲光電及無(wú)線電遙控電路300例.j北京：中國(guó)電力出版社，2005.90-1008 鄭浩，高靜.怎樣用萬(wàn)用電表檢測(cè)電子元器件修訂本.j 北京：人民郵電出版社，2005.32-669全新實(shí)用電路集粹編輯委員會(huì)編著.全新實(shí)用電路集粹. m北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.56-7410 王新賢.通用集成電路

38、速查手冊(cè)第二版.m 山東科學(xué)技術(shù)出版社,22-5711 the institute of electrical and electronics engineers,inc.ieee std 802.3,2000 edition,2000.44-94致 謝伴隨論文的完稿，緊張而又充實(shí)的大學(xué)生活也將隨之結(jié)束，回憶在唐山師院的學(xué)習(xí)生活，感觸頗深?？梢哉f(shuō)，唐山的學(xué)習(xí)經(jīng)歷使我學(xué)到了許多更加珍貴的東西，這對(duì)我今后的學(xué)習(xí)工作和人生道路的選擇很有意義。我的畢業(yè)論文撰寫(xiě)工作自始至終都是在崔乃忠老師全面、具體的指導(dǎo)下進(jìn)行的。崔乃忠老師知識(shí)淵博、待人熱情，經(jīng)常與我交流自己的想法，盡最大努力給予了我多方面指導(dǎo)。崔乃忠

39、老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和對(duì)工作兢兢業(yè)業(yè)、一絲不茍的精神將永遠(yuǎn)激勵(lì)和鞭策我認(rèn)真學(xué)習(xí)、努力工作。在和崔老師探討問(wèn)題過(guò)程中，崔老師的諄諄教導(dǎo)使我受益匪淺。在論文的寫(xiě)作過(guò)程中，老師提出了許多寶貴的意見(jiàn)，并不辭辛苦多次加以修改。從他身上，我不僅學(xué)到了科學(xué)的學(xué)習(xí)方式，還培養(yǎng)了不斷追求創(chuàng)新的思維方式，同時(shí)教育了我要耐心的去干任何一件事，而不是急于求成。在此，我要向我的老師致以最衷心的感謝和深深的敬意。同時(shí)也感謝太軍君老師和楊俊鋒老師的關(guān)心和幫助，他們?cè)谡撐拈_(kāi)題答辯過(guò)程中提出了很多寶貴的意見(jiàn)和建議。最后，衷心地感謝在百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的各位老師。student to use visual design o

40、f protectionliu panshi directed by vice-prof.cui naizhongabstract: this paper presents a multi-functional sight protector based on single-chip. discussed the 89c52-based single-chip hardware circuit and software design. and hardware based on this sensor alarm circuits, light intensity alarm circuit

41、and alarm circuit from time to time. at present, single-chip microcomputer to control a variety of theoretical and practical application of system design is a cause for widespread concern. this paper introduces the development of scm as well as the vision of the development of protective device, and

42、 control circuitry 89c52. this paper describes the use of c language programming methods have a pulse, and the use of single-chip timing function and assembly language to achieve the method from time to time. scm can be a profound experience of the principles and design. details of the hardware comp

43、onents of the system and its role, given the entire system software flowchart flow chart and some subroutines. introduced the technology and promote the value of prospects. but the system still need to be put forward to solve some of the problems, and gives a possible way to solve these problems and methods. the design of ultrasonic technology as the main theory. speci