本设计以STM32F103C8T6单片机为核心，采用蓝牙通信模块，光敏电阻，超声波测距，LED灯蜂鸣器报警电路，安卓APP。利用光敏电阻检测当前光照强度，判断是否符合看书的光照，利用超声波测距检测用户到书桌的距离，如果看书时间太久，就会利用蓝牙通信模块给APP发出久坐提醒，如果检测光照和距离不在阈值内，就会启动LED和蜂鸣器组合的声光报警器，提醒用户调整坐姿，手机APP可以检测超声波的距离和光照度值，实现了视力保护仪控制系统设计。
目 录
一、 引言 1
（一）本课题的研究背景和意义 1
（二）视力保护仪的总体设计框图 2
（三）视力保护仪系统的主控制模块 3
（四）本设计的主要工作 3
二、硬件电路设计 4
（一）光敏模块 4
（二）超声波模块 4
（三）蓝牙通信模块 5
（四）LED、蜂鸣器报警电路 5
三、软件系统设计 6
（一）视力保护仪主程序流程设计 6
（二）超声波检测子程序 6
（三）通信子程序设计 7
四、 系统调试与实现 9
（一）实物制作 9
（二）实物调试和排故 9
（三）制作该系统遇到的问题及解决方案 10
五、总结 11
致谢 12
参考文献 13
附录一 原理图 14
附录二 元器件清单 14
附录三 实物图 15
附录四 源程序 15
引言
（一）本课题的研究背景和意义
1.视力保护仪的发展背景
随着电子技术的发展，电脑、手机等各种智能化数码产品开始往大屏幕方向发展。
这不仅可以给人们带来便利，更加让使用者会加快视力退化的速度，电子产品发展迅速青少年很容易对于这种电脑手机等数码沉迷，然后长时间使用电子产品，让眼睛好几个小时都处于干涩，近距离注视一个事物。有一项数据非常的令人可怕，在中国的近视人群中，约有80%的近视是中小学生，而有相关报道解释说明，手机的屏幕刷新和闪烁，会降低人们眼睛肌肉的调节功能，而近视正是眼睛 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ^351916072# 
聚焦调节功能的部分丧失，所以说，在眼睛的众多疾病中，目前近视居然是发病率第一的病，由此可看见近视的人群是多么的庞大了。本文根据上述的问题和相关数据，设计并实现一种保护视力的仪器，该设计可以在没有别人的提醒下也能自我督促矫正坐姿，能够对于周围环境的变化来分析出当前是否符合用眼的标准，根据坐下学习的时间，计算出用眼时间，到时间后会提醒用户休息，提醒用户保护眼睛。以该设计达到预防近视和和保护视力的目的。
2.视力保护仪国内外发展状况
在电子产品还未普及的时候，人们并没有注意到近视这个问题，当时的近视群体只是一小部分，教书的老师，科学家，学生，但是随着电子产品的普及和近视群体的不断扩大，国外当前社会上的仪器已经开始朝向对于视力保护的方向发展，对于视力保护和矫正的仪器也是越来越多，种类和效果也是很多，但是，这些类视力矫正的仪器同类化严重，基本都是眼部按摩，针灸和眼睛聚焦练习的功能仪器，针对那些已经近视，想要恢复近视的群体，而且效果甚微。所以想要达到视力保护，真正做到减小近视人群的增加而不是单单降低近视的度数，出发的方向不同，最终的目的地也不一样。
而国内的视力保护仪器是针对近视前的预防，例如某品牌的视力保护仪，是根据当前环境光照的数据来判断当前光照环境是否适合学习，不适合就会报警，还有的仪器会自动调节，随着外界光线的改变而通过自身的发光改变整个环境的光照强度，以此达到最宜孩子学习看书的光线，以此保护眼睛。而单单一个光线的数据，并不能够完全的将近拦截门外，相对而言，除了强光和弱光那些不适合用眼的环境，还有中小学生的坐姿问题也会影响到视力，很多小朋友学习的坐姿不妥，导致眼睛离课桌的距离也是参差不齐的，有的太近，有的太远，甚至还有由于坐姿影响，导致眼睛斜视的。而本设计就是集环境光照和用眼距离以及学习时间为一体的视力保护仪，该设计经过检测当前环境光照，判断当前光照是否满足用眼光照，光线太强或者太弱都会影响用眼，该设备就会发出警报，还有超声波测距，通过测量桌面到眼睛的距离来判断当前的小朋友用眼距离，如果太近，就会发出警报，提示他调整坐姿，还有就是用眼时间也会提醒，计算小朋友的学习时间，如果用眼时间太久，就会发出提示，提醒他该休息了，而用眼的环境光照和距离还有时间信息都会通过无线传感模块发送到手机端。
3.本课题设计的视力保护仪的优势。
（1）该系统可实现坐姿纠正和视力保护。
（2）STM32F103C8T6模块具有低功耗，体积小，使用寿命长等特点，降低了系统使用成本。
（3）该系统数据传输采用蓝牙模块。
（4）该系统有安卓APP，可以远程查看数据。
（5）该系统检测数据准确，数据收发迅速。。
（二）视力保护仪的总体设计框图
如图11所示，通过光敏电阻检测光照值，然后将数据发送给微控制器，判断当前光照是否符合看书的光照。超声波检测脑袋到书桌的距离，再将数据传送，单片机会利用蓝牙通信模块将数据上传至手机APP，而且APP还有久坐提醒的功能，提醒用户适当让眼睛休息，适当运动一下。微控制器会判断当前距离是否适合读书，或者说是用眼，如果不适合，就会启动报警电路。实现了视力保护的作用。
图11视力保护仪的总体设计框图
（三）视力保护仪系统的主控制模块
如图12所示STM32微控制器最小系统主要是由STM32F103C8T6芯片、晶振电路、复位电路及滤波模块构成。图12的STM32F103C8T6芯片，其具有收发指令速率快，能够超常时间使用，损耗较小，使用寿命长等优点。


图12 STM32F103C8T6微控制器
（四）本设计的主要工作
负责硬件电路设计装调和软件设计与开发，主要设计任务如下：
（1）为视力保护仪设计硬件电路及软件程序开发。
（2）设计STM32F103C8T6微控制器的最小系统。
（3）设计蓝牙模块的硬件电路及其通信原理。
（4）设计超声波模块硬件电路。
（5）设计光敏模块硬件电路。

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