基于单片机智能台灯坐姿矫正器视力保护器的设计与实现

功能介绍

以51单片机作为主控系统；
LCD1602液晶显示当前当前光线强度、台灯灯光强度、当前时间、坐姿距离等；
按键设置当前时间，闹钟、提醒时间、坐姿最小距离；
通过超声波检测坐姿，当坐姿不正容易对眼睛和身体腰部等造成危害来被判断坐姿；
通过光敏采集当前光线强度，并根据检测的数值开启不同强度的灯光；
通过人体红外检测当前是否有人；
如果坐姿不正或者是定时时间到后蜂鸣器会进行提醒；
整个电路以5v供电;

电路图

PCB

源代码

#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
#include <stdio.h>//printf串口输出头文件

#define uchar unsigned char
#define ushort  unsigned int
#define uint  unsigned long

#include "lcd1602.h"
#include "uart_trx.h"
#include "eeprom52.h"

#define RATIO 800		//系数，建议选择800-1000

sbit key1 = P1^0;//加键
sbit key2 = P1^1;//减键

sbit beep = P2^0;//蜂鸣器
sbit Fan = P1^3;//风扇

unsigned char pmBuf[7] = 0;//数据接收数组
uint PM25_Value = 0;     		//PM = ((pmBuf[1]<<8)+pmBuf[2])/1024*8*ratio
uint PM25_ValueMax = 200; //上限初始值

void EEPROM_WRITE()//EEPROM写入
{
		SectorErase(0x2000);//擦除扇区
	  byte_write(0x2001, (PM25_ValueMax>>8)&0xFF);//存储高8位
	  byte_write(0x2002, (PM25_ValueMax>>0)&0xFF);//存储低8位
	  byte_write(0x2009, 111);//存储校验值
}

void EEPROM_READ()//EEPROM读出
{
		if(byte_read(0x2009)!=111)//开机检测单片机是不是第一次使用，如果不是第一次使用，则先把数据存储一遍，再读取，数据就不会乱码
		{
				EEPROM_WRITE();//存储
			  delay_ms(100);
		}
		PM25_ValueMax = byte_read(0x2001)<<8 | byte_read(0x2002);//读取上限值
}

void Get_PM(void)//读取PM2.5值，具体的数据帧意思，请自行查阅芯片手册
{
    char i = 0;
    char j = 0;
    char k = 0;

	  COM.RX_Cnt = 0;
    if(COM.B_RX_OK == 1)//串口数据接收完成
    {
        for(i = 0; i<8; i++)
        {
            if((RX_Buffer[i] == 0xAA)&&(RX_Buffer[i+6]==0xFF))//判断接收的数据是否正确
            {
                goto find2;
            }
        }
        goto end2;
find2:
        for(j = 0; j<7; j++)
        {
            pmBuf[j] = RX_Buffer[i+j];//数据获取
        }

        PM25_Value = (unsigned int)((pmBuf[1]*256)+pmBuf[2])*5/2048.0*RATIO;//计算PM2.5值
        COM.B_RX_OK = 0;
    }
end2:
    return;
}



void main(void)
{
    unsigned int test;

	  EEPROM_READ();//开机读取存储值
    LCD_init();//1602初始化
    Uart_Init(2400);//串口初始化波特率2400
  
    LCD_write_string(0,0,"Pm2.5:    ug/m3 ");
    LCD_write_string(0,1,"PmMax:    ug/m3 ");
	  //显示上限值
	  LCD_write_char(7, 1, PM25_ValueMax % 1000 / 100 + 0x30);
		LCD_write_char(8, 1, PM25_ValueMax % 100 / 10 + 0x30);
		LCD_write_char(9, 1, PM25_ValueMax % 10 + 0x30);
    while(1)
    {
			if (test ++ > 250)//大约250ms读取一次
			{
					test = 0 ;

					Get_PM();//获取PM2.5
					if(PM25_Value > 999)//限值，最大999
					 PM25_Value = 999;
					//显示PM2.5
					LCD_write_char(7, 0, PM25_Value % 1000 / 100 + 0x30);
					LCD_write_char(8, 0, PM25_Value % 100 / 10 + 0x30);
					LCD_write_char(9, 0, PM25_Value % 10 + 0x30);
					
					if(PM25_Value >= PM25_ValueMax)//超过上限，蜂鸣器报警
					{
							beep = ~beep;
						  Fan = 0;
						  delay_ms(100);
					}
					else
					{
							beep = 1;
						  Fan = 1;
					}
			}
			if(key1 == 0)//加键按下
			{
					delay_ms(10);//消抖
				  if(key1 == 0)
					{
						  beep = 0;
						  delay_ms(100);
						  beep = 1;
							while(key1 == 0);
						  if(PM25_ValueMax<999)PM25_ValueMax+=10;//上限最大到999，每次加10
						  //显示
						  LCD_write_char(7, 1, PM25_ValueMax % 1000 / 100 + 0x30);
							LCD_write_char(8, 1, PM25_ValueMax % 100 / 10 + 0x30);
							LCD_write_char(9, 1, PM25_ValueMax % 10 + 0x30);
						  EEPROM_WRITE();//保存
					}
			}
			if(key2 == 0)//减键按下
			{
					delay_ms(10);
				  if(key2 == 0)
					{
						  beep = 0;
						  delay_ms(100);
						  beep = 1;
							while(key2 == 0);
						  if(PM25_ValueMax>=10)PM25_ValueMax-=10;//上限最小到0，每减10
						  //显示
						  LCD_write_char(7, 1, PM25_ValueMax % 1000 / 100 + 0x30);
							LCD_write_char(8, 1, PM25_ValueMax % 100 / 10 + 0x30);
							LCD_write_char(9, 1, PM25_ValueMax % 10 + 0x30);
						  EEPROM_WRITE();//保存
					}
			}
			delay_ms(1);
    }
}

元器件清单

基于单片机智能台灯坐姿矫正器视力保护器设计与实现
名称	型号	数量
单片机	STC89C52	1
IC座	DIP40	1
万能板	9*15cm	1
晶振	11.0592M	1
电解电容	10uF	1
电解电容	1000uf	1
瓷片电容	22pF	2
电阻	10K	3
电阻	1K	4
电阻	2K	1
LED红	5MM	1
LED绿	5MM	1
蜂鸣器	有源	1
三极管	S9012	1
按键		5
显示屏	LCD1602	1
排针	16P	1
排母	16P	1
人体红外模块	HC-SR501	1
排母	3P	1
温度传感器	DS18B20	1
烟雾传感器	MQ-2	1
模数转换器	ADC0832	1
IC座	8P	1
GSM模块	SIM800c	1
电源座	5MM	1
电源线	5V2A	1
自锁开关		1
继电器		1
小水泵		1
导线		若干
焊锡丝		若干

参考文献

参考文献
[1]王德保.GPS在城市控制网中的应用研究[D].山东:山东科技大学,2005.
[2]何立民.从现代计算机视角看嵌入式系统(4)嵌入式系统40年发展史[J].单片机与嵌入式系统应用,2016,16(04):77-79.
[3]康桂霞,刘达.FPGA应用技术教程[M].北京:人民邮电出版社:201306.229.
[4]朴德慧,衣英刚.液晶显示器驱动板MCU电路介绍(上)[J].家电检修技术,2012(11):53.
[5]段廷魁.全球卫星定位系统（GNSS）在工程测量中的实践运用探索0[J].科技创新与应用,2021(05):182-184.
[6]宋戈,黄鹤松.51单片机应用开发范例大全[M].北京:人民邮电出版社:国家信息技术紧缺人才培养工程系列丛书,201206.558.
[7]罗小青.单片机原理及应用教程[M].北京:人民邮电出版社,201409.180.
[8]沈庆阳.单片机实践与应用[M].北京:清华大学出版社,2002.
[9]杜深慧.温湿度检测装置的设计与实现[M].北京:机械工业出版社,2004.
[10]林嘉.基于89S52的LCD1602程序设计[J].电脑知识与技术,2012(26):6376-6378.
[11]刘光伟.基于单片机的温室温湿度监测系统设计与实现[D].秦皇岛市:燕山大学,2012.
[12]褚福强,董学仁.单片机的网络接入技术研究[J].仪器仪表用户,2006(05):4-5.
[13]陈英俊.基于单片机的温湿度监测和报警系统设计[J].广东石油化工学院学报,2013(04):42-46.
[14]廖丽媛.基于应变式扭矩传感器的测量系统的设计[D].上海市:东华大学,2013.
[15]刘九庆.温室环境工程技术[M].吉林:东北林业大学出版社,2002.
[16]王明喜,崔世茂.大棚型日光温室光照、温度及湿度等性能的初步研究[J].农业工程技术(温室园艺),2008(05):19-21.
[17]张迎辉.单片微型计算机键盘接口设计[J].信息技术,2004(07):68-69+91.
[18]张友德,赵志英.单片微型机原理应用与实验[M].上海市:复旦大学出版社,2003.
[19]赵芝芸.温室智能监控系统[D].江苏:江苏科技大学,2010.
[20]张宏伟.基于STM32的智能环境监测系统设计与实现[J].大庆师范学院学报,2020(05):32-35.
[21]王世伟,杨越.基于STM32的多型号舵机调试器设计[J].九江学院学报(自然科学版),2020,35(02):33-36.
[22]Pengcheng Zhao,Meijun Ni,Chao Chen,Chenxi Wang,PingpingYang,Xiahui Wang,Chunyan Li,Yixi Xie,Junjie Fei. A Novel Self-protection Hydroquinone Electrochemical Sensor Based on Thermo -sensitive Triblock Polymer PS-PNIPAm-PS[J].
[23]Jian Wang,Jing Chen,Xiaofu Xiong,Xiaofeng Lu,ZhengLiao,Xiaobo Chen.Temperature safety analysis and backup protectionscheme improvement for overhead transmission line in poweroscillation condition[T].Electric Power Systems Research,2019,166.
[24]Fuji Electric Co.Ltd.;Patent Issued for SeiconductorDevice And Method Of Outputting Temperature Alarm (USPTO10,164,626)[J].Electronics Newsweekly,2019.
[25]VERSID,INC;Patent Issued for Refrigeration UnitTemperature Alarm Using Thermal Properties of Food to Eliminate FalseAlarms (USPTO 9752810)[J].Computers,Networks &Communications,2017.
[26]Fuji Electric Co.Ltd;Patent Application Titled"Semiconductor Device and Method of Outputting Teperature Alarm"Published Online (USPTO 20170077919)[J]. Technology & BusinessJournal,2017.
[27]su Yuanping,Xu Lihong,Goodman Erik D.Multi-layerhierarchical optimisation of greenhouse climate setpoints for energyconservation and improvement of crop yield[J].Biosystems
[28]黄松茂.基于STM32的家庭环境监测系统的设计与实现[D].甘肃兰州.西北师范大学,2018.:23-30.
[29]李大琳.智能车内温度监测系统设计[J].山东工业技术,2014(12):80-81.
[30]郭雯,王海涛. 智能输液系统的发展与应用.医疗卫生装备,2012