CN220474140U - 一种智能视力保护器系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种智能视力保护器系统，包括：控制器、自动调距模块、智能调光模块、语音播报模块、显示模块以及电源电路，所述自动调距模块、智能调光模块、语音播报模块、显示模块分别与控制器电连接，所述控制器、自动调距模块、智能调光模块、语音播报模块、显示模块分别与所述电源电路电连接。本实用新型通过自动调距模块的设置可以根据使用者与电子设备之间的距离使单片机控制步进电机移动步进电机上的电子设备来实现自动调距；通过智能调光模块的设置可以根据环境的照度使单片机控制LED灯自动调光；通过自动调距和自动调光让使用者处于健康的用眼环境中，进而保护使用者的眼睛，防止使用者近视。

Description

一种智能视力保护器系统

技术领域

本实用新型涉及视力保护技术领域，特别涉及一种智能视力保护器系统。

背景技术

视力保护对用眼健康的发展具有不可或缺的作用。在市场上多种视力保护器中，主要有下列四种视力保护器：

(1)分离式可佩戴视力保护器，其佩戴部分的外形类似于无线蓝牙耳机，佩戴于单个耳朵上，较为小巧舒适。能够实时地监测距离、光强等信息，当不符合预设值时发出语音提醒。同时，该装置也具有定时功能，以提醒使用者在长时间用眼后注意放松，保护视力。

(2)基于坐姿监督的智能视力保护仪，结合计算机控制，对学生的坐姿进行姿态检测，并做相应的语音纠错提醒，从而从坐姿这一根本问题上解决预防和保护视力的相关问题。

(3)基于模糊控制的智能感控视力保护仪，该保护仪的控制系统综合运用了传感器技术、数字信息处理技术、模拟数据处理技术以及智能算法,实现了软硬件的结合；针对检测过程中距离和光照强度难调节的问题，引入了模糊控制算法，通过模糊控制规则来调节距离和光照，将采集到的光照强度和检测距离作为输入量，定时时间作为输出量，达到提醒学生的目的。

(4)基于超声波的视力保护器。主要的硬件电路包括，以单片机为核心的系统电路，可以感知外界光线的光线检测电路，可以进行报警的蜂鸣器LED提醒电路，可以测量学生与书本距离的超声波检测电路，显示屏所应用的液晶显示电路。该视力保护器能够在使用者距离书本太近，光线不佳时报警，还可以对学生进行监督，确保使用者在适宜的时间学习，进而保护使用者视力。

然而这些设计只能在人们错误用眼时进行预警而不能实现自动调整，来帮助人们回到健康的用眼环境中。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种智能视力保护器系统，以实现在人们错误用眼时进行预警且自动调整帮助人们回到健康的用眼环境中。

本实用新型实施例提供了一种智能视力保护器系统，包括：控制器、自动调距模块、智能调光模块、语音播报模块、显示模块以及电源电路，所述自动调距模块、智能调光模块、语音播报模块、显示模块分别与控制器电连接，所述控制器、自动调距模块、智能调光模块、语音播报模块、显示模块分别与所述电源电路电连接。

优选的，所述控制器选用型号为STC89C52RC的单片机U1。

优选的，所述自动调距模块包括超声波测距模块、电机驱动模块以及步进电机；所述超声波测距模块的trig引脚和echo引脚与所述控制器电连接，所述超声波测距模块的VCC引脚与所述电源电路电连接，所述超声波测距模块的GND引脚接地；

所述电机驱动模块选用A4988驱动器，所述电机驱动模块的VCC引脚和VCC12引脚与所述电源电路电连接，所述电机驱动模块的GND引脚接地，所述电机驱动模块的DIR引脚、STEP引脚和ENABLE引脚分别与所述控制器电连接，所述电机驱动模块的1B、2B、1A和2A输出引脚与所述步进电机电连接。

优选的，所述智能调光模块包括转换模块、上拉光敏电阻R6、下拉电阻R7以及LED灯；所述转换模块与所述LED灯电连接；所述转换模块选用ADC0832转换器，所述转换器的VCC引脚与所述电源电路电连接，所述转换器的GND引脚接地，所述转换器的CLK引脚和CS引脚均与所述控制器电连接，所述转换器的D0引脚和D1引脚均与所述控制器电连接；所述转换器的CH0引脚与所述上拉光敏电阻R6一端电连接，所述上拉光敏电阻R6另一端与所述电源电路电连接，所述转换器的CH0引脚与所述下拉电阻R7一端电连接，所述下拉电阻R7的另一端接地。

优选的，还包括喇叭，所述语音播报模块选用BY8301-16PMP3语音模块；所述语音播报模块的VCC引脚与所述电源电路电连接，所述语音播报模块的GND引脚接地，所述语音播报模块的SDA引脚和BUSY引脚分别与所述控制器电连接，所述语音播报模块的SPK-引脚和SPK+引脚连接所述喇叭。

优选的，还包括普通电阻和排阻，所述显示模块选用LCD1602显示屏，所述显示模块的GND引脚接地，所述显示模块的VCC引脚与所述电源电路电连接，所述显示模块的VO引脚与所述普通电阻一端电连接，所述普通电阻另一端接地，所述显示模块的RS引脚、RW引脚、E引脚以及DB0～DB7引脚均与所述控制器电连接，所述显示模块的BG+引脚与所述电源电路电连接，所述显示模块的GB-引脚与接地。所述排阻的VCC引脚与所述电源电路电连接，所述排阻分别与所述显示模块和所述控制器电连接。

优选的，还包括按键模块，所述按键模块选用4个2脚轻触按键S1、S2、S3和S4，所述4个按键中每一按键均存在一个引脚与所述控制器电连接，且另一个引脚接地。

本实用新型至少包括以下有益效果：

本实用新型提供的技术方案中，自动调距模块移动电子设备与使用者之间的距离，这样，控制器通过自动调距模块以及智能调光模块，可以调整使用者与电子设备的距离以及环境照度，进而保护使用者的眼睛，防止使用者近视。并且通过语音播报模块的设置可以对错误的距离、照度以及长时间使用设备的情况对使用者进行语音提示，进而对使用者起到监督的作用。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型的一种智能视力保护器系统的结构框图；

图2是实用新型的一种智能视力保护器系统的电路原理图。

附图标记：

1、控制器；2、自动调距模块；21、超声波测距模块、22、电机驱动模块；23、步进电机；3、智能调光模块；31、转换模块；32、上拉光敏电阻；33、下拉电阻；34、LED灯；4、语音播报模块；5、显示模块；6、电源电路；7、喇叭；8、普通电阻；9、排阻；10、按键模块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进一步说明。

参照图1-2，本实用新型提出一种智能视力保护器系统，包括：控制器1、自动调距模块2、智能调光模块3、语音播报模块4、显示模块5以及电源电路6，所述自动调距模块2、智能调光模块3、语音播报模块4、显示模块5分别与控制器1电连接，所述控制器1、自动调距模块2、智能调光模块3、语音播报模块4、显示模块5分别与所述电源电路6电连接。

优选的，所述控制器1选用型号为STC89C52RC的单片机U1，通过STC89C52RC单片机U1实现对本公开实施例提供的智能视力保护器系统中的其他部件的控制，节约了成本。值得说明的是，本公开实施例下面描述到的涉及到单片机的控制功能都属于现有的STC89C52RC的单片机U1已具备的功能，例如，阈值比较，对步进电机的驱动控制，以及基于不同电压数据，输出不同占空比的PWM波来控制LED灯的发光频率等功能。

所述控制器1电连接有晶振X1、电容C1以及电容C2组成的晶振电路，以及有下拉电阻R、电阻R0、电容C0和2脚轻触开关S0组成的复位电路。

优选的，所述自动调距模块2包括超声波测距模块21、电机驱动模块22以及步进电机23；所述超声波测距模块21的trig引脚和echo引脚与所述控制器1电连接，所述超声波测距模块21的VCC引脚与所述电源电路6电连接，所述超声波测距模块21的GND引脚接地；

所述电机驱动模块22选用A4988驱动器，所述电机驱动模块22的VCC引脚和VCC12引脚与所述电源电路6电连接，所述电机驱动模块22的GND引脚接地，所述电机驱动模块22的DIR引脚、STEP引脚和ENABLE引脚分别与所述控制器1电连接，所述电机驱动模块22的1B、2B、1A和2A输出引脚与所述步进电机23电连接。

超声波测距模块21包括超声波的发射口(trig)和接收口(echo)，超声波测距模块21通过发射超声波和接收超声波来测量与物体的距离，并将距离信号转换为数字信号输出给单片机U1进行处理，单片机U1上预设有距离阈值，单片机U1根据预设的距离阈值对数字信号进行比对分析，从而确定步进电机23的旋转方向，单片机U1通过P3口(P3.4ENABLE)将相应脉冲信号送到A4988驱动器，然后A4988驱动器通过输出引脚(1B,1A,2B,2A)驱动步进电机23转动自动调距。A4988驱动器有十六个引脚，是一款微步电动机驱动器，带有内置转换器，易于操作。可在全、半、1/4、1/8及1/16步进模式时操作双极步进电动机。A4988驱动器包括一个固定关断时间电流稳压器，该稳压器可在慢或混合衰减模式下工作。

具体的，将电子设备固定在步进电机23上，超声波测距模块21设置在步进电机23上，通过发射超声波和接收超声波来测量手机与使用者的距离，并将距离信号转换为数字信号输出给单片机U1处理，单片机U1上预设有距离阈值，单片机U1根据预设的距离阈值对数字信号进行比对分析，当数字信号比距离阈值大时，单片机U1输出反转脉冲信号，单片机U1通过P3口(P3.4ENABLE)将反转脉冲信号发送到A4988驱动器，A4988驱动器根据接收的反转脉冲信号通过输出引脚(1B,1A,2B,2A)驱动步进电机23反转缩短电子设备与使用者之间的距离。当数字信号比预设的距离阈值小时，单片机U1输出正转脉冲信号，单片机U1通过P3口(P3.4ENABLE)将正转脉冲信号送到A4988驱动器，A4988驱动器根据接收的正转脉冲信号通过输出引脚(1B,1A,2B,2A)驱动步进电机23正转增加电子设备与使用者之间的距离。

优选的，所述智能调光模块3包括转换模块31、上拉光敏电阻32、下拉电阻33以及LED灯34；所述转换模块31与所述LED灯34电连接；所述转换模块31选用ADC0832转换器，所述转换器的VCC引脚与所述电源电路6电连接，所述转换器的GND引脚接地，所述转换器的CLK引脚和CS引脚均与所述控制器电连接，所述转换器的D0引脚和D1引脚均与所述控制器1电连接；所述转换器的CH0引脚与所述上拉光敏电阻32一端电连接，所述上拉光敏电阻32另一端与所述电源电路1电连接，所述转换器的CH0引脚与所述下拉电阻33一端电连接，所述下拉电阻33的另一端接地。

电子设备发出的光会影响周围环境的亮度，通过上拉光敏电阻32感应环境亮度来检测环境的明暗程度，当电子设备的光照强度改变时，上拉光敏电阻32的阻值也会相应地改变，而电阻值的改变会影响上拉光敏电阻32上的电压值。ADC0832转换器通过采集上拉光敏电阻32产生的电压来检测光照强度，并将检测到的光照强度转换为数字信号送入单片机U1进行处理，单片机U1根据ADC0832转换器采集到的电压数据，输出不同占空比的PWM波来控制LED灯的发光频率，从而实现根据电子设备发出的不同强度的光来智能调节LED灯的亮度。

优选的，还包括喇叭7，所述语音播报模块4选用BY8301-16PMP3语音模块；所述语音播报模块4的VCC引脚与所述电源电路6电连接，所述语音播报模块4的GND引脚接地，所述语音播报模块4的SDA引脚和BUSY引脚分别与所述控制器1电连接，所述语音播报模块4的SPK-引脚和SPK+引脚连接所述喇叭7。

将提示语音下载到语音播报模块4上的flash存储芯片上，语音播报模块中的SPK-口与SPK+口连接喇叭7。将语音播报模块4的IO1口,IO2口,IO3口作为触发输入口，该3个输入口为低电平触发，3个输入口分别与单片机U1的P1.5引脚、P1.6引脚以及P1.7引脚连接，当超声波模块21测出的距离与设定的距离阈值有差别、ADC0832转换器采集到的电压与设定的电压阈值有差别或到达设定的工作时间时，会触发语音提示，单片机U1控制P1.5引脚、P1.6引脚和P1.7引脚将高电平转变为低电平，进而触发3个输入口实现语音播报。

优选的，还包括普通电阻8和排阻9，所述显示模块5选用LCD1602显示屏，所述显示模块5的GND引脚接地，所述显示模块5的VCC引脚与所述电源电路电连接，所述显示模块5的VO引脚与所述普通电阻一端电连接，所述普通电阻8另一端接地，所述显示模块5的RS引脚、RW引脚、E引脚以及DB0～DB7引脚均与所述控制器1电连接，所述显示模块5的BG+引脚与所述电源电路6电连接，所述显示模块5的GB-引脚与接地。所述排阻9的VCC引脚与所述电源电路6电连接，所述排阻9分别与所述显示模块5和所述控制器1电连接。

显示模块5采用LCD1602显示屏，显示屏的各个端口根据厂家标准进行与单片机U1连接，并将采集到的数据进行实时显示，为使用者提供直观的测量数据，显示的数据有超声波实时测出的距离、设定最小工作距离的阈值、设定最大工作距离的阈值、设定光线过暗的阈值电压、实时采集到的光照所对应的电压，以及工作时间。

优选的，还包括按键模块10，所述按键模块10选用4个2脚轻触按键S1、S2、S3和S4，所述4个按键中每一按键均存在一个引脚与所述控制器1电连接，且另一个引脚接地。

S1为加键、S2为减键、S3为选择模式、S4为开始工作计时。本实用新型默认为最小阈值电压模式，通过按S3键来切换不同的模式，每按下一次S3模式切换为设置最长工作距离、设置最短工作距离、设置最小阈值电压、设置工作时间，在每个模式中按下S1按和S2键来调整设定的阈值大小。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种智能视力保护器系统，其特征在于，包括：控制器、自动调距模块、智能调光模块、语音播报模块、显示模块以及电源电路，所述自动调距模块、智能调光模块、语音播报模块、显示模块分别与控制器电连接，所述控制器、自动调距模块、智能调光模块、语音播报模块、显示模块分别与所述电源电路电连接；

所述自动调距模块包括超声波测距模块、电机驱动模块以及步进电机；所述超声波测距模块的trig引脚和echo引脚与所述控制器电连接，所述超声波测距模块的VCC引脚与所述电源电路电连接，所述超声波测距模块的GND引脚接地；

所述电机驱动模块选用A4988驱动器，所述电机驱动模块的VCC引脚和VCC12引脚与所述电源电路电连接，所述电机驱动模块的GND引脚接地，所述电机驱动模块的DIR引脚、STEP引脚和ENABLE引脚分别与所述控制器电连接，所述电机驱动模块的1B、2B、1A和2A输出引脚与所述步进电机电连接。

2.根据权利要求1所述的智能视力保护器系统，其特征在于，所述控制器选用型号为STC89C52RC的单片机U1。

3.根据权利要求1所述的智能视力保护器系统，其特征在于，所述智能调光模块包括转换模块、上拉光敏电阻R6、下拉电阻R7以及LED灯；所述转换模块与所述LED灯电连接；所述转换模块选用ADC0832转换器，所述转换器的VCC引脚与所述电源电路电连接，所述转换器的GND引脚接地，所述转换器的CLK引脚和CS引脚均与所述控制器电连接，所述转换器的D0引脚和D1引脚均与所述控制器电连接；所述转换器的CH0引脚与所述上拉光敏电阻R6一端电连接，所述上拉光敏电阻R6另一端与所述电源电路电连接，所述转换器的CH0引脚与所述下拉电阻R7一端电连接，所述下拉电阻R7的另一端接地。

4.根据权利要求1所述的智能视力保护器系统，其特征在于，还包括喇叭，所述语音播报模块选用BY8301-16PMP3语音模块；所述语音播报模块的VCC引脚与所述电源电路电连接，所述语音播报模块的GND引脚接地，所述语音播报模块的SDA引脚和BUSY引脚分别与所述控制器电连接，所述语音播报模块的SPK-引脚和SPK+引脚连接所述喇叭。

5.根据权利要求1所述的智能视力保护器系统，其特征在于，还包括普通电阻和排阻，所述显示模块选用LCD1602显示屏，所述显示模块的GND引脚接地，所述显示模块的VCC引脚与所述电源电路电连接，所述显示模块的VO引脚与所述普通电阻一端电连接，所述普通电阻另一端接地，所述显示模块的RS引脚、RW引脚、E引脚以及DB0~DB7引脚均与所述控制器电连接，所述显示模块的BG+引脚与所述电源电路电连接，所述显示模块的GB-引脚与接地，所述排阻的VCC引脚与所述电源电路电连接，所述排阻分别与所述显示模块和所述控制器电连接。

6.根据权利要求1所述的智能视力保护器系统，其特征在于，还包括按键模块，所述按键模块选用4个2脚轻触按键S1、S2、S3和S4，所述4个按键中每一按键均存在一个引脚与所述控制器电连接，且另一个引脚接地。