摘 要本课题对一些常见视力保护仪系统产品进行了调研和总结，结合大部分研发方案所存在的显而易见的设计缺陷，提出了一款有针对性的设计方案，在工作过程中它能够通过高精度超声波传感器实现对佩戴者眼睛与课本之间的距离进行实时监测，通过间接的坐姿检测方式，判断佩戴者是否会出现影响视力的情况，与此同时通过光敏传感器来对周围自然环境光线进行实时监测，单片机将检测到的各项数据显示在液晶屏上用户进行查看，并且能够通过高速WiFi模块将各项数据发送给监护者手机APP界面，当出现坐姿异常等情况时则立即驱动蜂鸣器进行报警提示。本课题将在软硬件两个层面来开展设计任务，首先在硬件驱动结构方面将通过模块设计法，通过STM32微处理器所对应的最小系统并结合各个功能子电路，构成视力保护仪系统架构，在软件层面经由程序语言构建软件代码，结合相对应的功能电路，来对各项目标功能进行实现。在功能测试环节本课题通过高效的方法，来对软硬件内容进行检测，并且将测试出的设计错误之处进行一一修改，最终完成一款每一项指标功能都符合要求的视力保护仪系统。
目录
一、 引言 1
（一） 视力保护仪的发展背景 1
（二） 视力保护仪的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 视力保护仪的方案设计 3
（二） STM32微处理器简介 3
（三） HCSR04传感器简介 4
（四） WIFI模块简介 5
（五） LCD1602液晶屏幕简介 5
（六） 光敏传感器简介 6
三、 系统硬件设计 7
（一） 最小系统电路设计 7
（二） 坐姿检测传感器电路设计 8
（三） 手机APP无线通信电路设计 8
（四） 液晶屏显示电路设计 9
（五） 坐姿异常报警电路设计 10
（六） 自然光线检测电路设计 10
四、 系统软件设计 12
（一） 视力保护仪的主程序流程设计 12
（二） 坐姿检测子程序流程设计 13
（三） 手机APP无线通信子程序设计 14
（四）  *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: @351916072@ 
液晶驱动子程序设计 15
（五） 坐姿异常报警子程序流程设计 16
（六） 自然光线检测子程序设计 16
五、 系统调试和运行 18
总结 22
参考文献 23
致 谢 24
附录一 原理图 25
附录二 PCB图 26
附录三 元件列表 27
附录四 程序 28
引言
视力保护仪的发展背景
在这款视力保护仪系统长期发展过程中，它早在电子管时代就已经初露头角，当时研发人员凭借着对市场敏锐的洞察力，结合市面上对于一些工控能力的期望，提出了视力保护仪控制系统的早期设计方案，相对于如今市场上的关联产品来说，由于处于电子管时代，软件技术尚未出现，工程师所能够触及到的开发原料仅仅是电子管等一些硬件器件，这在那时候已算得上高端技术，通过一系列器件的连接后形成视力保护仪控制系统的整体框架结构，并在纯硬件电路的操控下，实现其整体功能指标。在最初提出视力保护仪控制系统的开发方法时，技术人员无法想象到这类系统已从当时的纯硬件方案升级到现在的全数字化方案，这不仅是由于当时所处时代的电子技术水平所限制，更是由于使用者和工程师持续对这类系统进行跟踪，在使用过程中不断获取到它所表现出的不足之处，使得技术人员能够根据用户反馈进行持续改进和优化。在视力保护仪系统发展过程中，有一个趋势是显而易见的，那就是伴随着科学技术的不断发展，视力保护仪系统的整体数字化是必然的发展趋势，所说的整体数字化，并不是代表视力保护仪系统能够脱离硬件电路独自实现整体工作，而是说一旦硬件方案架构确立完成，其绝大多数功能和性能指标都通过程序代码来进行实现，无论是起始阶段的开发工作还是日后的运维工作，都将通过在开发软件界面上的程序语言改进和开发来完成，这样大大降低了硬件电路所带来的老化等一系列硬件束缚，使各项成本得到有效控制和压缩。通过相关研究表明，在成本以及售价方面，具有中高端性能的视力保护仪控制系统关联产品以及逐渐接近低端产品，这对于低端产品的生存空间是毁灭性的冲击，中高档次产品慢慢吸走市场份额，这种现象出现的原因不外乎两个方面，首先是用作构建视力保护仪控制系统硬件架构的各项核心元器件价格持续压缩，特别是其内部的主控核心微处理器以及传感器件等部分，连年来成本有下降到历史最低水平的趋势，虽然近期出现芯片供应紧张等现象，但是这并不能干扰对于高端芯片的普及趋势。从另外一个角度主要是因为这类系统的推广程度逐年上升，愈来愈多的工程师和团队投入到了对视力保护仪控制系统的设计中，使得各种成熟研发方案在研发群体中取得很大范围的普及，方案的成熟度以及普及度直接压缩了这种系统的设计经费，并且也不断提升系统的各种指标。
视力保护仪的国内外发展现状
为能够在一些优秀设计方案的基础上来继续完善系统方案，本次毕业设计对视力保护仪系统在国内外的研发现状进行了综合调研，根据一些优秀的成熟的设计方案所能体现出来的特点，来分析国内外对于这些产品的研发重点、发展方向，根据大量资料表明，视力保护仪系统发展到如今这个阶段，已经完全抛弃了传统形式的模拟电路方案，国内外所有研究团队都采用数字方案来构建视力保护仪控制系统框架，这是国内外在研发这类系统时存在的相同之处。遵照利物浦大学一个研究小组的最近相关报道，该小组长时间关注对新型视力保护仪系统的设计，他们的工作重心在于对已经趋向成熟的研发方案进行革新换代，在一些优秀设计方案上，进行一些关键点的不断改进，本次报道显示他们使用了一款新型传感器探头，将它替代成现有的传感器，并加多了传感器探头的总数，在软件系统内部嵌入了传感器组管理算法，使视力保护仪系统获取信号的能力取得提升，大大提高了其内部主控器件对于信号数据的解调性能，该成果将在日后进行规范操作，投入市场进行生产。
本文主要研究内容
经过上文对视力保护仪控制系统的发展背景和当前国内外在相关领域的研发现状的说明，能够明显看到这种系统的设计方案非常齐全丰富，本文旨在研发一款高性能视力保护仪系统，将结合优秀成熟的设计方案，来构建各项功能指标，在工作过程中它能够通过高精度超声波传感器实现对佩戴者眼睛与课本之间的距离进行实时监测，通过间接的坐姿检测方式，判断佩戴者是否会出现影响视力的情况，与此同时通过光敏传感器来对周围自然环境光线进行实时监测，单片机将检测到的各项数据显示在液晶屏上用户进行查看，并且能够通过高速WiFi模块将各项数据发送给监护者手机APP界面，当出现坐姿异常等情况时则立即驱动蜂鸣器进行报警提示。
方案设计及元器件选择

原文链接：http://www.jxszl.com/jsj/wlw/608459.html