智能提醒书写器的设计与制作.docx

智能提醒书写器的设计与制作摘要：在现代工业科学和技术的进步与迅猛发展过程中,人们的物质生活水平不断地得到了提升,健康的问题也渐渐地成为大家首要的问题,比如坐姿引起视力以及身体形态的变化，面对孩子的认知、自制能力相对较差，家长又很难做到随时提醒孩子在书写时坐姿要规范。针对这一越来越严肃的问题，本文以超声波的指向性测距为核心，设计了一种智能提醒书写器；采用超声波的定向传输和反射原理，对距离进行测量。其系统结构主体可以分为STC12C5A60S2单片机系统模块、超声波的定向发射装置和超声波HC-SRO4测距模块。该提醒书写器进行发射超声波计算时间差，获取参数值，判断用户此时的坐姿是否合理，当小于我们的初始预设值，则报警电路会立即报警，另外显示屏1602显示坐姿高度。经模拟效果验证，该套设计操作便捷，工作状态稳定，能够正确的进行模拟智能提醒书写器的功能，符合设计要求。关键词：坐姿；单片机；超声波；显示屏1602Designandproductionoftheinte11igentreminderwriter：AbstractjIntheprocessofrapiddeve1opmentofindustria1techno1ogy,peop1e,s1ivingstandardsareconstant1yimproving,andhea1thprob1emshavegradua11ybecomeeveryone,stoppriority.Forexamp1e,sittingposturescausechangesinvisionandbodyshape,andparentshavere1ative1ypoorcognitionandse1f-contro1abi1ityinthefaceofchi1dren.Itisa1sodifficu1ttoremindchi1drentohaveastandardsittingposturewhenwriting.Inresponsetothisprob1em,thispaperdesignsaninte11igentreminderwriterwiththedirectivityofu1trasoundasthecore;itusestheprincip1eofdirectiona1transmissionandref1ectionofu1trasoundtodirect1ymeasurethedistance.Themainbodyofthesystemstructurecanbedividedintou1trasonicdirectiona1transmitterandu1trasonicHC-SR04rangingmodu1eandSTC12C5A60S2sing1e-chipmicrocomputersystemmodu1e.Thereminderwriterwi11transmitu1trasonicwavestoca1cu1atethetimedifference,obtainparameterva1ues,andjudgewhethertheuser'ssittingpostureisreasonab1eatthistime.Whenitisgreaterthanourinitia1presetva1ue,thea1armcircuitwi11immediate1ya1arm,andthedisp1ayscreen1602disp1aysthesittingheight.Thesimu1ationresu1tsshowthatthedesignisconvenienttooperate,stab1einworkingcondition,andab1etocorrect1ysimu1atethefunctionoftheinte11igentreminderwriter,whichmeetsthedesignrequirements.Keywords：Sittingposture;sing1echipmicrocomputer;u1trasonic;disp1ayscreen1602原创性声明I摘要AbstractI1引言11.1 选题研究的背景和意义11.2 智能提醒书写器的发展和现状11.3本文研究工作与结构安排21. 4本章、结32设计任务分析41.1 设计要求42. 2设计思路42.3设计任务42.4本章小结53硬件电路设计63.1单片机的选择63.1.1STC12C5A60S2单片机的简介63.2超声波测距模块73.2.1HC-SR04超声波测距模块的特性83.2.2HC-SR04超声波测距模块的工作原理93.2.3超声波时序图103.2.4HC-SR04超声波测距模块电路设计103.2.5超声波距离测量电路113. 3显木电路133.4本章小结144软件设计154. 1主程序结构154. 2距离测量子程序164. 31CD显示子程序174.4本章小结175仿真结果分析185.1 仿真软件介绍185.2 原理图185.3 分析结果图195.4 本章小结20结论21致谢221引言1.1 选题研究的背景和意义不正确的姿势和近距离的视力是近视眼的主要原因，大多数发生在中小学。由于学生缺乏自我意识，家长和老师并不能总是在身边时提醒他们。阅读和写作的坏习惯一旦形成，就很难改掉。养成一个好习惯需要二十一天，但是改掉一个坏习惯就需要几个月甚至更长的实践。不正确的坐姿会让孩子眼睛看东西越来越模糊，越模糊就会不自觉地离得更近，长此以往就会形成恶性循环。中小学年龄段是人生中的青春期，是身体成长的黄金时期，如果坐姿、阅读姿势不正确，会影响孩子骨骼的健康成长，容易引起侧柱弯曲或弯曲，造成含胸驼背。本产品的智能控制功能，能提醒读者端坐、挺直腰板，形成良好的读写习惯，提高学习效率，有效防止柱曲，保护学生身心健康。根据最新调查的数据报告，我国青少年儿童近视率仍然较高，远高于其他国家。在世界青少年和儿童近视中，高中生所占比例最高，达到72.8%,根据国家统计局2006年进行的一项调查，重点近视高中生所占比例最高，达到90%,其次是高中生，占68%,小学生最低，从35%到60%。此外，研究还表明，合格的大学生很少，可见我国学生视力不良的状况令人担忧，而写字看书姿势不正确和看书写作业的时间太长是导致中小学生近视的主要原因。为了解决这一问题，以超声波的方向性为中心，利用超声波的方向性透射和反射原理，设计了一种新型的智能提醒器，它可以直接评估距离，对中小学生的健康成长起到重要作用。1.2 智能提醒书写器的发展和现状通过对目前我国市场上一些电子产品的市场调研,可以把目前市场上已有的人体坐姿电动矫正器按照人体工作运动原理不同和具体功能区别进行划分，可分为电子测距式人体坐姿电子矫正器、电动机械平衡式人体坐姿电动矫正器和支架式人体坐姿电动矫正器。1.5坐姿视力矫正器,背背佳，电子电动平衡式的报警器因为其在产品价格上性能方面的三大特点使其优势最为普遍。另外还有一些是由专业技术人员根据其专业知识和技巧，自己设计制作的坐姿矫正器。但是这些在售产品都存在一些问题，因为其技术不成熟等各种原因都有其自身的短板和缺陷,有些产品不仅没有起到保护儿童视力的功效,反而可能会严重影响到使用者的健康,尤其特别是对于小孩子的头部和骨骼发展有很大的影响，还甚至可能与其他产品相互间断地发生相互干扰。有些产品对于产品在工作时的外部环境也有一些较为严格的控制要求，同时对于使用该类产品的应用者人群也仍然存在着很大的限制和局界性，传统的提醒书写器是利用支架进行控制，没有报警提醒，而新型智能提醒书写器则紧跟随着十大发展的步伐，与单片机、电机等现代化产物进行有效结合，极大地扩展了智能提醒书写器的应用市场及适用范围，我们可以预测：在高新产物的催生下，智能提醒书写器将会以飞速发展的趋势给人类社会带来极大的改革。因此，必须设计一种以中小学生为主要服务对象，适用于任何环境，具有提醒、时间提醒、功能强大、灵敏度高、成本低、使用寿命长、运输方便、外形美观的新型智能提醒器”纥1.3 本文研究工作与结构安排本文主要设计一款用于智能报警提醒书写器的系统并进行设计与开发,该检测系统由主控模块、单片机、调节模块、显示模块和报警电路模块四部分组成。它以STC12C5A60S2单片机为核心，以单片机应用技术和超声波反射接收机制为原理，实现检测端配有1CD显示的能够智能模拟获取的坐姿高度。主要工作如下；(1)通过书籍、论文、单片机学报等多种方式查阅大量文献，充分了解单片机对于智能提醒书写器方面的应用背景和现状，针对现有的设备优缺点进行分析及研究，找寻更适合本文课题的设计方案及参考材料。(2)对比目前在单片机应用领域广泛采用的芯片及配合电机，针对各种芯片的对比及超声波参数的对比，选用最佳芯片以及超声波模块完成本文系统的设计，充分了解本文设计任务，展开深刻研究。(3)熟悉本文设计所用到的相关编程软件、Kei1软件的使用，及Kei1软件中各元器件模块的选用。(4)针对本文设计所需要的各个模块进行方案上的规划，硬件上的设计以及软件的编写，随后介绍所需各个模块的功能以及器件的展示。(5)设计本系统涉及的流程图、电路原理图，调试该套系统，展示最终成果。(6)对本文涉及的智能提醒书写器的设计与制作方案进行总结，并自己审查本文设计中的不足之处并及时调整。(7)本位涉及的到的硬件原理图及软件应用程序代码以及相关展示图将会以附录的形式展示在本文最后。1.4本章小结本章首先介绍了智能提醒书写器的背景和意义，对当前的发展现状及趋势进行调查和介绍，并分析了基于单片机技术对于智能提醒书写器行业的辅助作用，介绍了本文研究工作与详细的结构安排。2设计任务分析2.1设计要求（1）选择智能提醒书写器的设计与制作的核心控制器；（2）选择滑动变阻器模块，模拟信号距离；（3）选择超声波HC-SR04测距模块，进行测距离；（4）选择显示模块，显示当前的距离信息。（5）选择蜂鸣器，制作报警电路。（5）绘制智能提醒书写器的设计与制作的软件流程图以及仿真原理图。（6）编写智能提醒书写器的设计与制作系统程序代码。2.2设计思路（1）基于STC12C5A60S2单片机为核心来设计智能提醒书写器。（2）用一个小型超声波仪器hc=sr04测距接口模块,与一个单片机的测距接口为P2.5、P3.2口引脚。（3）使用滑动变阻器进行模拟我们坐姿距离。（4）用1CD1602显示屏显示距离信息。（5）当坐姿距离大于阈值,则由报警电路的蜂鸣器产生声音。2.3设计任务本文设计了一款基于超声波的主动式智能提醒书写器，项目电路主要由独特的微机模块STC12C5A60S2,显示模块、超声波HC=SR04测距模块、报警电路、模拟滑动变阻器距离电路等五部分组成。系统的主要结构分为两部分，一部分是基于STC12C5A60S2单片机的主控装置，另一个是超声波定向发射器和超声波HC=SRO4的测距模块，总体结构如下图1所示，超声波从定向传输装置中发出，在传输过程中遇到障碍物时，超声波会被反射回来，系统的超声波传感器将接收反射的超声波，超声波测距模块将计算物体到隙碍物的实际距离，采集超声波发射时间和反射时间之间的时间差。通过对距离的计算和测量，就可以判断佩戴者的坐姿视距是否合理，如果距离过近，则报警电路导通，蜂鸣器发出声音报警。2. 图1智能提醒书写器设计系统总体框架3. 4本章小结本章主要介绍了智能书写器的设计要求、设计思路、设计任务，