（江苏联合职业技术学院无锡交通分院，江苏 无锡 214151）
　　[摘 要] 如今网络日益成为人们获取信息的主要途径，人均使用手机、电脑、平板等电子设备的时间呈急速上升的趋势。据报道，全球有22%的近视发病率，亚洲地区特别是我国的近视发病率已达34.6%。由于儿童使用电子设备的机会和时间显著增高，青少年及学龄儿童发病率居高不下，高中生近视率高达70%。可见，预防青少年近视具有社会意义。
　　[关 键 词] 传感器；近视眼；单片机
　　[中图分类号] TP212 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2017）06-0171-01
　　一、引言
　　“创新”是人类发展的永恒课题。随着科学技术的发展，现代化创新人才的培养在职业教育领域越显重要。培养适合当今社会需要的具有创新性的人才成为职业教育的主要任务。为了适应这一形势的发展，为学生创造良好的创新才能发挥环境，基于市场上预防近视的矫姿产品很多，传统的机械式坐姿矫正器械曾经风靡一时，但经过市场的检验，人们发现无论是携带还是使用都较为繁复，护眼原理上也忽略了长时间用眼对眼睛造成的伤害。笔者结合学生实际情况和市场环境，开发了基于单片机的多功能电脑护眼系统。
　　二、系统总体设计
　　近距离长时间过度直视是近视患病的一个重要因素，人眼的明视距离为25cm，本系统是设计一个使用方便、多功能的电脑护眼系统，把它固定于电脑显示屏上，多功能电脑护眼系统以单片机AT89C51为控制核心，超声波传感器T/R40-16为测距主体，主要由超声波发射电路、超声波接收电路、单片机电路、LCD显示电路、语音提示模块及防盗模块组成，如图所示。使用超声波传感器实现用眼距离的测量，光电池实现周围光线的明暗调节，单片机计时定时器测算用眼时间，同时人性化的设计0.5h、1h、1.5h、2h四种不同时间段，供青少年、老年或成年人选择，一旦使用时间超时，系统通过语音芯片实现报警提示。当使用者过度看近时（人眼离显示器距离小于15cm），警告电路也会工作，提醒使用者调整坐姿。
　　（一）超声波传感器测距原理
　　按照不同的类型，此类传感器分为四种，分别是磁滞式、电动式、电磁式和电动式。发射信号的发射模块和接受信号的接收模块共同组成了超声波传感器。此类系统在接收超声波和发射超声波时，其两个探头实现了电压与超声波之间的相互变换，最终该系统完成了数据的测算。本系统选用压电式超声传感器T/R40-16，接收和发射探头均安装双晶振子，发射超声波时，发射模块将电压转化成超声波，声波在空气中传播，遇到电脑显示器反射回接收模块，单片机模块计算出来回时间T，其传播速度C是已知的，故根据距离（L）=1/2传播速度（C）×时间（T），得出测量距离。为了精确测量数据，还应考虑两个因素以减少误差，（1）由于声波的传播速度与温度有关，显著的温差也应该被考虑；（2）若发射与接收探头夹角过大也会影响最终数据。
　　（二）超声波发射电路设计
　　发射电路由反相器和换能器组成，当I/O口P2.3=0时，发射电路模块发出超声波，I/O口P2.3=1时，其本身的电路振荡立刻停止。核心部件的P3.5共输出两路方波信号，一路经过一级的反相器反相后给超声波换能器的一个电极，另外一个经过两级反相器反相后给它的另外一个电极。我们应用两个不同级别的反相器输出最终是想拉高它的驱动能力。另外，应用R2和R1两个上拉电阻，更是提高了换能器的阻尼效果。
　　（三）超声波接收电路设计
　　由CX2010A芯片组成的集成电路构成了超声波接收电路主体，我们知道，超声波接收电路功能强大，不仅可以对超声波信号机型放大、比较等功能，还可以进行限幅、整形。测距系统在正常的工作状态，其超声波换能器所接收到的40kHz的方波信号是由单片机所发出的。它接收到信号后再将其发出。信号发出后由单片机负责计算时间。该信号在碰到测距目标后折返，接收端CX20106A将信息发给单片机进行比较处理，将其结果输送给LCD显示器。假如所测量的距离小于设定值时，单片机产生 3kHz信号，送到三极管基极，蜂鸣器发出蜂鸣警示。
　　三、工作流程
　　为了更好地将其结果调试出来，要将单片机定时器T0的模式更改为16位计数器的模式，并且要先把系统的环境恢复到最初的状态。接着将超声波发出的一个子程序输送给一个超神博脉冲，稍等后再将外中断0接收返回的信号。当单片机中的主要程序发现接收成功的标志位后，再将单片机定时器T0中的数按下计算，这样就可以测量出他们之间的距离。设计取声速为340m/s。L=170m/s*T0测出距离后将结果送往LCD显示，然后再发出超声波脉冲进行重复测量。
　　总之，，现代社会电脑无处不在，不论是工作、学习，还是娱乐都能在互联网上获得需要的资料和数据，上网俨然成为现代人最重要的生活内容之一。本文所设计的多功能电脑护眼系统无论对中小学生人群矫正他们上网的不良习惯，还是依靠电脑工作的白领，都有着积极的提醒警示作用。
　　参考文献：
　　[1]梁森.自动检测与转换技术[M].机械工业出版社，2007.
　　[2]童敏明，唐守锋.检测与转换技术[M].中国矿业大学出版社，2008.
　　[3]吴旗.传感器及应用[M].高等教育出版社，2002.
　　作者简介：王光祥（1982—），男，讲師，学士学位，研究方向：电气自动化。  

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