视力保护器设计.docVIP

目录 摘要 1 前言 2 一、方案论证与选择 3 二、电路的设计 4 （一) 结构框图 4 （二）电路图 4 三、本次设计的前景与优势 9 四、结论 9 致谢 10 参考文献 11 视力保护器的设计 姜大浩 [摘要]本次毕业设计的题目是视力保护器的设计。视力保护器具有保护使用者视力、预防近视的功能。 本次设计主要由三部分电路组成：距离检测电路、光强检测电路、报警电路，此外还有一个定时电路。距离检测电路应用超声波反射原理，由发射器发出振荡脉冲，经反射后被接收器接收，再经放大电路将接受到的信号放大，驱动指示灯闪亮，实现距离检测功能；光强检测电路应用光敏电阻的阻值随着外界光强变化，实现对环境光的检测作用，并提醒使用者调整光强；报警电路采用压电式蜂鸣器实现。 [关键词] 视力保护 距离检测电路 光强检测电路 报警电路 定时电路 前 言 青少年近视在我国已成为一个日益严重的社会问题，学生近视多年来一直是学校、家庭和社会关注的热点问题。青少年的视力问题一直很难解决。专家建议，青少年在日常学习中，应以每5O分 钟休息1O分钟为宜，照明光线中 阅读时的灯光既不能太暗。 “视力保护器的设计”是机电课程设计的重要内容，本设计充分体现了视力保护器对视力保护的特点，保证正常学习、工作的情况下起到保护视力的作用，重点突出了该保护器的自动“监测”和“报警”功能，该保护器全部采用集成电路设计，电路简单、合理、功耗低。本设计将分为四大部分，分别按方案选择、总体电路、具体实现电路和发展前景等几方面一一分析介绍，主要强调了这种视力保护器具有的功能和特点：阅读书写的距离采用超声波反射自检方式，当使用者的脸部距离写字台低于25cm时，“距离”灯闪亮，同时有急促的“嘀、嘀、嘀”断续报警声发出，提醒使用者及时调整座姿，还有学习环境光线自动检测，当光线照度低度低于国家教委规定的100LX时，“光线”灯闪亮，同时发出报警声，提醒使用者打开台灯或暂停工作。 一.方案论证与选择： 方案一：视力保护器的设计可以基于单片机进行，运用常用的8051系列单片机就可以制作出符合要求的器件。硬件以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，定时报警，以及报警发声电路等核心电路。利用单片机的汇编语言可以控制各部分工作。它的光线发声电路如图1所示： 它不仅要完成一个8051单片机的单通道语音信号处理平台的设计，而且还要用汇编语言进行软件的设计，采用单片机进行还有一些缺点，比如不能充分利用光敏电阻的性能，而且光度不能调节，明显的不符合设计要求，综上我采用了集成电路的形式。 方案二： 这个方案全部采用集成电路的形式（如图2所示），利用电子元件间的配合达到测距,测光,定时及报警的统一。相比方案一普及性更高，操作更加简便。因此选用此方案。 二、电路的设计 该视力保护器电路由测光电路、定时控制部分、距离检测电路、LED指示电路 和声音报警电路组成。 （一）结构框图 如图3所示： 电路图 如图4所示： 具体组成电路分为： 测光部分如图5所示： 它通过一个光敏电阻，与非门，发光二极管的配合，实现光线检测的效果。 光敏电阻器又叫光感电阻，是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。通常，光敏电阻器都制成薄片结构，以便吸收更多的光能。当它受到光的照射时，半导体片（光敏层）内就激发出电子—空穴对，参与导电，使电路中电流增强。用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子—空穴对增加了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低。入射光消失后，由光子激发产生的电子—空穴对将逐渐复合，光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值。光敏电阻的主要参数有亮电阻，暗电阻，光电特性 光谱特性，频率特性，温度特性。在光敏电阻两端的金属电极之间加上电压，其中便有电流通过，受到适当波长的光线照射时，电流就会随光强的增加而变大，从而实现光电转换。没有极性，纯粹是个电阻期间，使用时可加直流也可以加交流 整个测光电路工作过程：当光线变暗时，光敏电阻的阻值便会升高，当他所分得的电压大于与非门的阀值电压时，与非门便会对外输出低电平，从而发光二极管导通发光。通过调节可调电阻的阻值便会到道不同的光线检测效果。 2.距离检测部分 如图7所示： 距离检测部分采用了超声波发射和接收