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多功能视力保护器的设计

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(多功能视力保护器的设计 毕业论文 55页 25552字 包括开题报告 文献综述 任务书 外文翻译 程序 电路图 答辩记录等)
摘 要:本次毕业设计的题目是多功能视力保护器的设计。多功能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、定时计时电路。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,实现距离检测和报警功能;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;定时计时功能主要是应用CD4060芯片的计时功能实现的。
这三块电路各自独立却又相互结合,实现了电路板和芯片的合理使用,实现了距离检测、光强检测、计时功能。本设计原理简单、设计合理、造价低廉,能起到了预防近视、保护眼睛等作用,可供学生、教师和其他用眼较多人士长期使用。
关键词: 视力保护、近视预防、光强检测、护眼仪、定时




The design of Multi-functional eyes protection system
Abstract: My graduation project is the design of multi-functional eyes protection system, which has the function of preventing myopia.
The main circuit of the design is composed of three parts: The distance detection circuit, light-detection circuit, and regular time circuit. The distance detection circuit is related to ultrasonic detection circuit reflection principle. Launchers issue the oscillating pulse, and then the pulse is received by the receiver, and amplified by the signal amplifier amplification, drive the indicator light flashes to achieve distance detection and alarm functions. In light detection circuit of photosensitive, through the resistance of light intensity changes in the outside world, then reminds the users adjust light intensity. Timing circuit is obtained by used the CD4060 chip.
The three circuits are combined with each other, and have the function of distance detecting, light detecting and timing. The design with simple principle, rational design and low cost, can be used for preventing of myopia, especially in suitable for students, teachers and other people with more long-term eye using.
Key word: Eyesight protection; Prevention of myopia; Light detection; Eye protection device; Timing
Classification: TB559


目 次
多功能视力保护器的设计 I
目 次 III
1 引 言 1
1.1 视力保护器发展现状 2
1.2多功能视力保护器的市场前景 2
1.3 本次设计需实现的功能 3
1.4 本次设计的主要工作 3
2 多功能视力保护器的设计 4
2.1 总体设计思路 4
2.2 距离检测电路 6
2.3 光强检测电路 7
2.4 定时计时电路 8
2.5元件选择与焊接调试 9
3 设计中关键元器件介绍 10
3.1超声波发射器和接收器 10
3.1.1超声波距离检测技术 10
3.1.2超声波距离检测的优点和难点 12
3.1.3超声波发射器和接收器在本次设计中的应用 14
3.2 二进制串行计数器 CD4060 15
3.3 MG45型光敏电阻 16
4. 结论 17
4.1设计心得 17
参考文献 19
作者简历 20
学位论文数据集: 21


1 引 言

青少年近视在我国已成为一个日益严重的社会问题,正在引起社会各界的广泛关注。学生近视多年来一直是学校、家庭和社会关注的热点问题,而人们面对这个顽疾,显得如此的被动,使得校园近视的发病率每年以惊人速度递增,并波及到小学乃至学龄前。据专家介绍,目前中国学生近视眼中小学生近视率已达34.6%,高中生近视率已达70%,患者人数超过6000万,因近视致盲人数达3O万人。视力下降直接影响了孩子的学习成绩和升学、就业,并对其生理、心理造成不同程度的妨碍。造成近视的因素是多方面的,总体可归纳为先天因素和后天因素的综合影响。先天因素是指父母的一方或双方为近视患者,其子女极易患近视,且近视的遗传程度随父母眼睛近视度数的增加而增加。近视产生的后天因素十分复杂,如用眼过度、光线不佳、不良姿势、过度疲劳等诸多因素早己认为都能诱发近视发生,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,照明光线适中,阅读时的灯光既不能太暗也不能太亮,应选择柔和的灯光。为了达到这个目的,设计一款多功能视力保护器是很有必要的。[1]
“多功能视力保护器”是数字电子课程设计的主要内容;本报告充分体现了多功能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CMOS电路设计,电路简单、合理、功耗低、实测静态电流不大于8Ma,由四节5号电池供电,一般可用一学期,我们把它分为五大部分,分别按电路原理、元件选择、安装调试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,当学习时间达到45分钟时,“定时”灯闪亮,同时发出报警声,提醒使用者休息片刻,有了该保护器保护视力,我们的眼睛在工作或学习当中能得到合理的调解和休息,减少了视疲劳,从而视力得到了保护,相应的工作和学习还有我们的健康也得到了保障。



1.1 视力保护器发展现状
造成近视的因素是多方面的,总体可归纳为先天因素和后天因素的综合影响。先天因素是指父母的一方或双方为近视患者,其子女极易患近视,且近视的遗传程度随父母眼睛近视度数的增加而增加。近视产生的后天因素十分复杂,如用眼过度、光线不佳、不良姿势、过度疲劳等诸多因素早己认为都能诱发近视发生,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,照明光线适中,阅读时的灯光既不能太暗也不能太亮,应选择柔和的灯光。[2]
现在国内外已经有许多电子公司都有自己公司生产的视力保护器。
国内这方面的研究现状为:在国内新疆乌鲁木齐市旭之龙科技有限公司生产的“学生1.5视力保护器” 又名称坐视宝,它能有效的对使用者的坐姿不当进行语音提示。还有深圳市华恒电子有限公司生产的型号为MS-3023的坐姿矫正器。可以纠正看书,写字的不良坐姿。总体看来,国内生产的视力保护器功能特点比较单一,与人们的个性化需求尚有很大的差距。故不能很好的满足广大使用者的需求。[3]
国外也致力于对保护视力的研究,但是他们更侧重于对近视原因的研究。美国德克萨斯大学西南医学中心何于光博士表示,吃鱼和新鲜蔬菜能够保护视力,降低发生近视的概率。他们认为通过合理的饮食营养搭配,以及正确的学习习惯,对视力的保护能起到事半功倍的作用。[5]
研究证明,市场上真正的多功能视力保护器几乎没有。现有的产品只是侧重视力保护的一方面,功能比较单一,不能从多个角度保护使用者的视力。所以目前大部分的研究集中在灯光光源上,研发了很多护眼灯,但在光源以外的护眼设计普遍较少。
现任全国学生近视眼防治专家组组长的著名眼科专家徐广第指出,迄今为止,中国尚没有出现一种理想的近视疗法。在学术界,由于近视发病的病因到现在为止都没有搞清楚,所以目前还没有根治的方法。因此,对于近视眼,以预防为主。视力保护器就是一种有效预防眼睛近视的电子仪器。

1.2多功能视力保护器的市场前景
按照国外市场流行的分类,护眼产品主要分为两个类别,一是护眼仪器。比如护眼灯、爽目卡以及一些眼部按摩仪。另外一类是保健药品,比如眼药水、人造泪水、眼膜、眼霜、眼胶等。它们分别适用于“干眼症”、“眼疲劳”、“眼睛充血或结膜炎”等不同症状。
本次设计的多功能视力保护器就是属于护眼仪器一类。目前,治疗近视的产品琳琅满目,有的还可以免费先治疗。对于近视,迄今为止,中国尚没有出现一种理想的近视疗法。在学术界,由于近视发病的病因到现在为止都没有搞清楚,所以目前还没有根治的方法。因此,对于近视眼,以预防为主。视力保护器就是一种有效预防眼睛近视的电子仪器。因此,设计出功能完备的视力保护器具有很强的现实意义。
由于护眼产品对技术要求很高,因此,在技术准备没有完成之前,千万不要轻举妄动,否则后继技术跟不上,最终的结果就会是昙花一现。护眼产品市场刚刚兴起,市场还处于起步阶段,一些细分市场还不明确,所以设计开发出一款功能好、性能强的视力保护器肯定会具有良好的市场前景。[6]

1.3 本次设计需实现的功能
本次设计要实现以下几项功能:
1、视力保护器具有以下功能和特点 阅读或书写的距离采用光波反射自检方式,当使用者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。
2、学习环境光线自动检测当光线照度低于国家教委规定的100lx时,“光线灯”闪亮,提醒用户调整光强。
3、学习时间自动检测当学习时间达到45分钟时,“定时灯”闪亮,同时发出报警声,提醒使用者休息片刻。
该视力保护器准备采用逻辑电路设计,电路简单、合理、功耗低,实测静态电流不大于8mA,由四节5号电池(6V)供电,一般可用一学期。

1.4 本次设计的主要工作
本次设计的主要工作主要有以下一些工作。前期确定毕业设计题目,进行课题可行性研究,并查找相关中外文资料,进行两篇外文翻译,撰写文献综述、开题报告撰写。接下来根据前期计划,设计电路图 与老师商量电路设计可行性,再根据最好设计好的电路图进行相关材料的购买,焊接好电路,初步完成制作。制作完毕后进行调试 根据调试结果,进行电路设计的适当调整。
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