CN101783060A - 一种视力保护仪及其视力保护控制方法 - Google Patents

Abstract

一种视力保护仪，其中：包括测距单元、中央处理单元、报警单元，其中，中央处理单元的测距启动控制端连接测距单元的驱动信号输入端，测距单元的信号输出端连接中央处理单元的测距信号输入端，中央处理单元的报警信号输出端连接报警单元的信号输入端。本发明还提供了一种视力保护仪的视力保护控制方法，通过测距单元测量与使用者之间的距离，送入中央处理单元中与预先设定的正确姿势情况下的距离值进行比较，如果小于，中央处理单元就驱动报警单元实施报警，提醒使用者注意。本发明的视力保护仪及其视力保护控制方法，可在使用者读写姿势不当时提醒使用者，有效防止使用者因用眼距离近造成近视，还能防止已近视的使用者近视度数加深。

Description

一种视力保护仪及其视力保护控制方法

技术领域

本发明涉及一种视力保护仪及其视力保护控制方法。

背景技术

目前，随着生活节奏的不断加快，中小学生学习任务的日趋加重，再加上学生看书、写字的姿势不正确，近视患者的数量呈大幅度上升的趋势，目前，近视已成为人类关注的重大问题。

据国家权威部门统计全国小学生近视率达22.78％；中学生为55.22％；高中生为70.34％；大学生为76.74％。一旦患上近视眼病，近视眼镜将陪伴终身，给人们的日常生活带来极大的不便，甚至会影响孩子将来的就业。随着近视程度的加重，眼镜需要及时更换，有的患者选择了手术治疗，因此，近视使人们承担着精神和生活负担。为了预防近视，社会各界人士做出了积极的努力和探索，有人发明了正姿笔、防近视笔；为改善和恢复视力，市场上销售有眼保姆、近视镜；医学界也曾针对不同患者开展手术治疗。以上有些产品或治疗方法是患近视病后才采取的措施，有的产品在使用过程中有很大的局限性。

如果能提供一种视力保护仪，提醒使用者保持正确的看书写字姿势，终身避免患上近视眼病，不仅适合视力正常的学生，又对患有不同近视的学生有纠正视力的作用，以防止近视程度加深。

发明内容

本发明的目的是提供一种视力保护仪，可提醒使用者保持正确的看书写字姿势，进一步的目的是提供一种视力保护仪的视力保护控制方法。

一种视力保护仪，其中：包括测距单元、中央处理单元、报警单元，其中，中央处理单元的测距启动控制端连接测距单元的驱动信号输入端，测距单元的信号输出端连接中央处理单元的测距信号输入端，中央处理单元的报警信号输出端连接报警单元的信号输入端。

所述的视力保护仪，其中：所述的测距单元包括红外线测距传感器，红外线测距传感器的驱动信号输入端连接中央处理单元的测距启动控制端，红外线测距传感器的信号输出端连接中央处理单元的红外测距信号输入端。

所述的视力保护仪，其中：所述的测距单元包括红外线发射管和红外线接收管，红外线发射管的驱动信号输入端连接中央处理单元的红外驱动信号输出端，红外线接收管的信号输出端连接中央处理单元的红外测距信号输入端。

所述的视力保护仪，其中：所述的测距单元包括超声波测距模块，超声波测距模块的驱动信号输入端连接中央处理单元的测距启动控制端，超声波测距模块的信号输出端连接中央处理单元的超声波测距信号输入端。

所述的视力保护仪，其中：所述的测距单元包括激光测距模块，激光测距模块的驱动信号输入端连接中央处理单元的测距启动控制端，激光测距模块的信号输出端连接中央处理单元的激光测距信号输入端。

所述的视力保护仪，其中：所述的报警单元包括单刀三档开关、发光报警装置、声音报警装置、震动报警装置，单刀三档开关的输入端连接所述中央处理单元的报警信号输出端，单刀三档开关的第一输出端连接发光报警装置的驱动信号输入端，单刀三档开关的第二输出端连接声音报警装置的驱动信号输入端，单刀三档开关的第三输出端连接震动报警装置的驱动信号输入端。

所述的视力保护仪，其中：所述的视力保护仪还包括一正确距离定位开关，所述正确距离定位开关连接于所述处理器的正确距离定位控制端上。

所述的视力保护仪，其中：所述的中央处理单元采用单片机PIC12F508。

所述的视力保护仪，其中：所述的视力保护仪还包括一照明单元，照明单元包括一照明灯、一照明控制开关，照明灯与照明控制开关串联连接在电源上。

一种视力保护仪的视力保护控制方法，其中：包括如下步骤：

1)、系统初始化；之后，进入步骤2)；

2)、处理器的测距启动控制端向测距单元的驱动信号输入端传送驱动信号，启动测距单元开始计算设定距离，同时，处理器判断其测距信号输入端是否收到测距单元送来的距离信号，如果收到距离信号，进入步骤3)，如果没有收到距离信号，进入步骤4)；

3)、处理器增加向测距单元的驱动信号输入端传送的驱动信号的频率，以减小测距单元的有效测距距离，同时，处理器判断其测距信号输入端是否收到测距单元送来的距离信号，如果收到距离信号，返回步骤3)，如果没有收到距离信号，以处理器此次向测距单元的驱动信号输入端传送的对应频率的驱动信号为设定驱动信号，处理器以设定驱动信号传送给测距单元的驱动信号输入端，并进入步骤5)；

4)、处理器减小向测距单元的驱动信号输入端传送的驱动信号的频率，以增大测距单元的有效测距距离，同时，处理器判断其测距信号输入端是否收到测距单元送来的距离信号，如果没有收到距离信号，返回步骤4)，如果收到距离信号，以处理器此次向测距单元的驱动信号输入端传送的对应频率的驱动信号为设定驱动信号，处理器以设定驱动信号传送给测距单元的驱动信号输入端，并进入步骤5)；

5)，判断正确距离定位开关是否打开，若正确距离定位开关已经打开，进入步骤6)；若正确距离定位开关没有打开，返回步骤2)；

6)、处理器的测距启动控制端向测距单元的驱动信号输入端传送当前的设定驱动信号，启动测距单元开始测距工作，同时，处理器判断其测距信号输入端是否收到测距信号，如果收到测距信号，进入步骤7)；如果没有收到测距信号，返回步骤5；

7)、判断收到的测距信号时长是否大于预先设定的干扰信号时长，若该测距信号时长大于预先设定的干扰信号时长，进入步骤8)；若测距信号时长小于或等于预先设定的干扰信号时长，返回步骤5)；

8)、处理器通过其报警信号输出端向报警单元的信号输入端输送驱动信号，驱动报警单元实施报警，同时返回步骤5)。

本发明采用上述技术方案将达到如下的技术效果：

本发明的视力保护仪及其视力保护控制方法，是通过测距单元实时测量当前与使用者之间的距离，视力保护仪的位置保持不变，如果判断出当前使用者与视力保护仪之间的距离小于预先设定的正确姿势情况下最小距离值，说明使用者当前的姿势太过靠近视力保护仪放置的位置，需要适当调整至稍远的距离，以保持视力，中央处理单元就驱动报警单元实施报警，提醒使用者姿势不当，需要调整，如此，使用者可预防近视或预防近视度数加深。

附图说明

图1为本发明一种视力保护仪的电路原理图；

图2为本发明基于图1所示视力保护仪的视力保护控制方法的流程图。

具体实施方式

一种视力保护仪，其中，包括测距单元、中央处理单元、报警单元、正确距离定位开关，其中，中央处理单元的测距启动控制端连接测距单元的驱动信号输入端，测距单元的信号输出端连接中央处理单元的测距信号输入端，中央处理单元的报警信号输出端连接报警单元的信号输入端，所述正确距离定位开关连接于所述处理器的正确距离定位控制端上。

图1为本发明一种视力保护仪的电路原理图，所述的中央处理单元采用处理器U1，本实施例中，处理器U1采用单片机PIC12F508，处理器U1的电源端1脚(VDD脚)与接地端8脚(GND脚)之间连接去耦电容C1；所述的测距单元包括红外线发射管D1(采用红外线发射二极管)和红外线接收管U2(采用型号为3638)，红外线发射管D1正极通过限流电阻R5连接电源VCC，红外线发射管D1负极连接开关三极管Q1的集电极，开关三极管Q1的基极连接处理器U1的6脚(GP1脚)，开关三极管Q1的发射极接地，红外线接收管U2的供电端3脚通过限流电阻R1连接电源VCC，红外线接收管U2的信号输出端1脚连接处理器U1的2脚(GP5脚)。正确距离定位开关S4一端连接电源VCC，正确距离定位开关S4另一端通过限流电阻R4连接处理器U1的7脚(GPO脚)，闭合正确距离定位开关S4，可向处理器U1的7脚(GPO脚)输出一控制信号，使处理器U1记忆向测距单元的驱动信号输入端传送的驱动信号的频率。

除上述情况外，所述的测距单元还可以采用红外线测距传感器(比如型号为GP2YOA02YK的红外线测距传感器，将红外发射器、红外接收器整合)，红外线测距传感器的驱动信号输入端连接处理器U1的测距启动控制端6脚，红外线测距传感器的信号输出端连接处理器U1的信号输入端2脚。此外，所述的测距单元还可以采用超声波测距模块，超声波测距模块的驱动信号输入端连接处理器U1的测距启动控制端6脚，超声波测距模块的信号输出端连接中央处理单元的超声波测距信号输入端2脚；所述的测距单元还可以采用激光测距模块，激光测距模块的驱动信号输入端连接处理器U1的测距启动控制端6脚，激光测距模块的信号输出端连接中央处理单元的激光测距信号输入端2脚。

所述的报警单元包括单刀三档开关S3、报警灯D2、报警喇叭B1、震动器U3，单刀三档开关S3的输入端连接所述处理器U1的报警信号输出端5脚(GP2脚)，单刀三档开关S3的第一输出端连接报警灯D2的一端，报警灯D2的另一端连接电源VCC，单刀三档开关S3的第二输出端连接报警喇叭B1的一端，报警喇叭B1的另一端连接电源VCC，单刀三档开关S3的第三输出端连接震动器U3的一端，震动器U3的另一端连接电源VCC；使用者可根据需要选择合适的报警方式，比如上课时，可将单刀三档开关S3打到第三档，连接震动器U3，这样，视力保护仪提醒使用者时，通过震动的方式只有使用者能够感觉到，不影响他人。

此外，所述的视力保护仪还包括一照明单元，照明单元包括一照明灯L1、一照明控制开关S1，照明灯L1与照明控制开关S1串联连接在电源VCC上。

本发明技术方案中的电源VCC是由电池组BT来提供的，电池组BT的正极连接视力保护仪的总开关S2，电池组BT的负极接地。

处理器U1为图1所示视力保护仪电路的控制单元，利用相应的程序，使单片机的GP1引脚产生不同频率的方波驱动红外线发射管D1，当红外线发射管D1发射出去的红外线遇到物体时，红外光就会反射过来，被红外线接收管U2接收；在频率为38K~50K的范围内，红外线的发射距离与红外线的发射频率成反比，所以技术方案是通过调节红外线发射管D1的发射频率来确定发射距离。

本发明视力保护仪自动调节距离的原理：当红外线接收管U2感应到红外线，就认为当前的红外线发射管D1发射距离大于使用者与视力保护仪之间的距离，所以提高红外线发射频率就可以缩小发射距离；当红外线接收管U2没有感应到红外线，就认为当前红外线发射管D1的发射距离小于使用者与视力保护仪之间的距离，降低红外线发射管D1的发射频率就可以扩大发射距离；如此反复的进行调节频率，最后得到使用者与视力保护仪之间的距离所对应的频率。这个调节过程大约需要2秒左右。

通过正确距离定位开关S4，使用者与视力保护仪之间的报警距离可在20cm~50cm范围内调节，从而满足了从小学生到高中生的使用。

本电路静态电流3mA，电池组BT采用两节普通7号电池串联供电可以连续使用300个小时以上。

使用时，将视力保护仪放在使用者的正前方，打开视力保护仪电源总开关S2，使用者摆好自己的正确读写姿势，视力保护仪即进入自动调节距离的工作状态，5秒钟后，使用者按下正确距离定位开关S4，处理器U1将自动保存此时使用者与视力保护仪之间的距离所对应的频率。当使用者无意识的突破了使用者与视力保护仪之间的距离，视力保护仪就会发出报警信号，用以提醒使用者纠正读写姿势。使用者可以使用选择报警类型开关S3，在不同的场合使用不同的报警方式：1、声音报警；2、振动报警；3、光源报警。

按下照明控制开关S1，启动照明功能。

本发明还提供了一种基于上述视力保护仪的视力保护控制方法，如图2所示，包括如下步骤：

1)、系统初始化；之后，进入步骤2)；

2)、处理器U1的测距启动控制端6脚(GP1脚)输出40KHZ的方波信号，驱动开关三极管Q1导通，使红外线发射管D1得电工作，发射40KHZ的红外线信号，同时，处理器判断其测距信号输入端2脚(GP5脚)是否收到红外线接收管U2送来的信号，如果收到红外线接收管U2送来的信号，进入步骤3)，如果没有收到红外线接收管U2送来的信号，进入步骤4)；

3)、处理器U1将其测距启动控制端6脚(GP1脚)输出的驱动信号的频率增加1KHZ，以减小测距单元的有效测距距离，同时，处理器U1判断其测距信号输入端2脚(GP5脚)是否收到红外线接收管U2送来的信号，如果收到信号，返回步骤3)，如果没有收到信号，处理器U1记忆此次通过其测距启动控制端6脚(GP1脚)输出的相应频率的驱动信号为设定驱动信号(此过程大约需要两秒钟，该设定驱动信号驱动红外线发射管D1发射的红外线的有效距离刚好为与使用者与视力保护仪之间的距离，因此，在视力保护仪上电后并且正确距离定位开关S4闭合后的两秒内，使用者需要保持正确的读书写字姿势，以便视力保护仪记忆正确的读书写字姿势时与使用者之间的距离)，之后，进入步骤5)；

4)、处理器U1将其测距启动控制端6脚(GP1脚)输出的驱动信号的频率减少1KHZ，以增加测距单元的有效测距距离，同时，处理器U1判断其测距信号输入端2脚(GP5脚)是否收到红外线接收管U2送来的信号，如果没有收到信号，返回步骤4)，如果收到信号，处理器U1记忆此次通过其测距启动控制端6脚(GP1脚)输出的相应频率的驱动信号为设定驱动信号(此过程大约需要两秒钟，该设定驱动信号驱动红外线发射管D1发射的红外线的有效距离刚好为与使用者与视力保护仪之间的距离，因此，在视力保护仪上电后并且正确距离定位开关S4闭合后的两秒内，使用者需要保持正确的读书写字姿势，以便视力保护仪记忆正确的读书写字姿势时与使用者之间的距离)，之后，进入步骤5)；

5)，判断正确距离定位开关S4是否打开，若判断得出正确距离定位开关S4已经打开，进入步骤6)；若判断得出正确距离定位开关S4没有打开，返回步骤2)；

6)、处理器U1的测距启动控制端6脚(GP1脚)通过开关三极管Q1向红外线发射管Q1循环传送所述的设定驱动信号，驱动红外线发射管D1得电工作，发射对应设定驱动信号频率的红外线信号，同时，处理器U1判断其测距信号输入端2脚是否收到红外线接收管U2送来的信号，如果收到信号，进入步骤7)，如果没有收到信号，返回步骤5)；

7)、处理器U1判断其测距信号输入端2脚收到的测距信号时长是否大于预先设定的干扰信号时长，若该测距信号时长大于预先设定的干扰信号时长，进入步骤8)；若处理器U1的测距信号输入端2脚收到的测距信号时长小于或等于预先设定的干扰信号时长，返回步骤5)；

8)、处理器U1通过其报警信号输出端5脚(GP2脚)向报警单元的信号输入端输送驱动信号，驱动报警单元实施报警，同时返回步骤5)。

使用者需要根据实际情况来设定正确姿势情况下的距离，先将视力保护仪放在固定的位置和打开视力保护仪的总开关S2，保持正确的读书写字姿势至少两秒，再打开所述的正确距离定位开关S4，在此期间由处理器U1驱动测距单元测量距离并记忆驱动信号的相应频率(测距单元的测距信号发射头最好正面朝向使用者)，红外线的频率与其有效发射距离成反比，处理器U1输出的驱动信号的频率使红外线发射管D1发射的距离就是使用者正确姿势情况下与视力保护仪之间的距离，若使用者靠近视力保护仪，红外线接收管U2收到反射回来的相应频率的红外线，会输出信号给处理器U1，处理器U1收到该信号即可得出使用者与视力保护仪之间的距离过近的判断结果，即驱动报警单元实施报警，提醒使用者应注意正确的读书写字姿势，有效预防使用者用眼距离过近造成的近视。

综上，本发明的视力保护仪及其视力保护控制方法，可在使用者的读写距离太近时实施提醒，以预防患上近视眼病；使用群体广泛，既适合视力正常的学生，又对患有不同近视程度的学生有纠正视力的作用，以防止近视程度加深。除预防近视外，还有照明的功能，给日常生活带来很大的方便。

Claims (10)

1.一种视力保护仪，其特征在于：包括测距单元、中央处理单元、报警单元，其中，中央处理单元的测距启动控制端连接测距单元的驱动信号输入端，测距单元的信号输出端连接中央处理单元的测距信号输入端，中央处理单元的报警信号输出端连接报警单元的信号输入端。

2.如权利要求1所述的视力保护仪，其特征在于：所述的测距单元包括红外线测距传感器，红外线测距传感器的驱动信号输入端连接中央处理单元的测距启动控制端，红外线测距传感器的信号输出端连接中央处理单元的红外测距信号输入端。

3.如权利要求1所述的视力保护仪，其特征在于：所述的测距单元包括红外线发射管和红外线接收管，红外线发射管的驱动信号输入端连接中央处理单元的红外驱动信号输出端，红外线接收管的信号输出端连接中央处理单元的红外测距信号输入端。

4.如权利要求1所述的视力保护仪，其特征在于：所述的测距单元包括超声波测距模块，超声波测距模块的驱动信号输入端连接中央处理单元的测距启动控制端，超声波测距模块的信号输出端连接中央处理单元的超声波测距信号输入端。

5.如权利要求1所述的视力保护仪，其特征在于：所述的测距单元包括激光测距模块，激光测距模块的驱动信号输入端连接中央处理单元的测距启动控制端，激光测距模块的信号输出端连接中央处理单元的激光测距信号输入端。

6.如权利要求1或2或3或4或5所述的视力保护仪，其特征在于：所述的报警单元包括单刀三档开关、发光报警装置、声音报警装置、震动报警装置，单刀三档开关的输入端连接所述中央处理单元的报警信号输出端，单刀三档开关的第一输出端连接发光报警装置的驱动信号输入端，单刀三档开关的第二输出端连接声音报警装置的驱动信号输入端，单刀三档开关的第三输出端连接震动报警装置的驱动信号输入端。

7.如权利要求1或2或3或4或5所述的视力保护仪，其特征在于：所述的视力保护仪还包括一正确距离定位开关，所述正确距离定位开关连接于所述处理器的正确距离定位控制端上。

8.如权利要求6所述的视力保护仪，其特征在于：所述的中央处理单元采用单片机PIC12F508。

9.如权利要求1或2或3或4或5所述的视力保护仪，其特征在于：所述的视力保护仪还包括一照明单元，照明单元包括一照明灯、一照明控制开关，照明灯与照明控制开关串联连接在电源上。

10.一种视力保护仪的视力保护控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)、系统初始化；之后，进入步骤2)；

2)、处理器的测距启动控制端向测距单元的驱动信号输入端传送驱动信号，启动测距单元开始计算设定距离，同时，处理器判断其测距信号输入端是否收到测距单元送来的距离信号，如果收到距离信号，进入步骤3)，如果没有收到距离信号，进入步骤4)；

3)、处理器增加向测距单元的驱动信号输入端传送的驱动信号的频率，以减小测距单元的有效测距距离，同时，处理器判断其测距信号输入端是否收到测距单元送来的距离信号，如果收到距离信号，返回步骤3)，如果没有收到距离信号，以处理器此次向测距单元的驱动信号输入端传送的对应频率的驱动信号为设定驱动信号，处理器以设定驱动信号传送给测距单元的驱动信号输入端，并进入步骤5)；

4)、处理器减小向测距单元的驱动信号输入端传送的驱动信号的频率，以增大测距单元的有效测距距离，同时，处理器判断其测距信号输入端是否收到测距单元送来的距离信号，如果没有收到距离信号，返回步骤4)，如果收到距离信号，以处理器此次向测距单元的驱动信号输入端传送的对应频率的驱动信号为设定驱动信号，处理器以设定驱动信号传送给测距单元的驱动信号输入端，并进入步骤5)；

5)、判断正确距离定位开关是否打开，若正确距离定位开关已经打开，进入步骤6)；若正确距离定位开关没有打开，返回步骤2)；

6)、处理器的测距启动控制端向测距单元的驱动信号输入端传送当前的设定驱动信号，启动测距单元开始测距工作，同时，处理器判断其测距信号输入端是否收到测距信号，如果收到测距信号，进入步骤7)；如果没有收到测距信号，返回步骤5)；

7)、判断收到的测距信号时长是否大于预先设定的干扰信号时长，若该测距信号时长大于预先设定的干扰信号时长，进入步骤8)；若测距信号时长小于或等于预先设定的干扰信号时长，返回步骤5)；

8)、处理器通过其报警信号输出端向报警单元的信号输入端输送驱动信号，驱动报警单元实施报警，同时返回步骤5)。

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