專利名稱：基于avr單片機的青少年坐姿矯正裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種坐姿矯正裝置，特別是一種基于AVR單片機的青少年坐姿矯 正裝置。
背景技術：
隨著人們對于健康要求的不斷提高，良好的視覺狀態已經成為了人們生活質量提 高的一個重要體現。但是，近視作為一種最常見的視功能低下疾病，卻在世界范圍內廣泛流 行。我國更是近視眼的重災區，根據今年公布的最新數據顯示，大約309Γ40%的小學生患有 近視，在中學里大約有60%的學生患有近視，而在大學近視的患病率高達80%以上。造成近視的原因很多，主要有先天遺傳，營養不良，用眼不當等，其中，大多數青少 年近視都是由于用眼不當引起的。青少年過早的接觸電視，電腦，電動玩具等一些電子產 品，再加上功課繁重，形成不良的坐姿，使得眼睛與書本的距離過于接近。因為青少年的眼 睛的調節力非常強，當書本與眼睛的距離達到7至10厘米時仍能看去物體，但如果經常以 此距離看書，寫字，會使眼睛的調節異常緊張，使睫狀肌不能靈活伸縮，加上青少年眼球組 織嬌嫩，眼球壁受壓漸漸延伸，眼球前后軸變長，從而形成近視。目前，用于防治近視的坐姿 矯正裝置有很多，但有的實用性不強，用起來不方便，有的則造價較高。
發明內容針對上述現有技術存在的缺陷或不足，本實用新型的目的在于，提供一種基于AVR 單片機的青少年坐姿矯正裝置。為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術解決方案一種基于AVR單片機的青少年坐姿矯正裝置，該裝置包括外殼、信息采集單元、電 壓比較器、控制單元和發聲單元，所述信息采集單元安裝在外殼的外面頂部，該信息采集單 元包括發送器和接收器；所述電壓比較器、控制單元和發聲單元安裝在外殼內，外殼上安裝 發聲單元的位置不封閉；信息采集單元通過接口電路與電壓比較器相連接，電壓比較器與 控制單元相連接，發聲單元與控制單元相連接。本實用新型還包括以下其他技術特征所述信息采集單元為ST139反射式紅外光電傳感器，該傳感器的發送器采用高發 射功率紅外光電二極管，接收器采用高靈敏度光電晶體管。所述接口電路由發光管驅動電路、光電轉換電路和低通濾波電路組成。所述低通濾波電路由電阻R3、電容C以及集成運算放大器0Ρ07構成。本實用新型結構簡單，實用性強，性價比高，能有效提醒青少年學習時的坐姿是否 正確，對防治青少年近視起到重要的作用。
圖1為本實用新型的安裝位置示意圖。[0013]圖2為本實用新型的各部件連接示意圖。圖3為光電傳感器的接口電路原理圖。圖4為單片機與LM324電壓比較器的電路圖。圖5為坐姿矯正裝置的工作流程圖。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型做進一步解釋說明。
具體實施方式
如圖1和圖2所示，本實用新型的基于AVR單片機的青少年坐姿矯正裝置，包括外 殼2、信息采集單元1、電壓比較器5、控制單元3和發聲單元4，所述信息采集單元1安裝在 外殼2的外面頂部，該信息采集單元1包括發送器和接收器；電壓比較器5、控制單元3和 發聲單元4安裝在外殼2內，外殼2上安裝發聲單元4的位置不封閉，目的是為了使發聲單 元發出的聲音被人聽到；使用時，將外殼2固定在桌面邊沿的中點位置；信息采集單元1通 過接口電路與LM324電壓比較器5相連接，該LM324電壓比較器5與控制單元3相連接，發 聲單元4與控制單元3相連接。發送器持續發出光線，所述接收器持續接收反射回來的光線，信息采集單元1將 反射回來的光信號轉化成電流信號，該電流信號經接口電路轉化成電壓信號后發送到電壓 比較器5，電壓比較器5對該電壓信號進行比較，如果電壓大于設定電壓，電壓比較器5發 送信號到控制單元4，控制單元3驅動發聲單元4發出聲音；如果小于設定電壓，則繼續判 斷。信息采集單元1是ST139反射式紅外光電傳感器，該傳感器通過把光強度的變化 轉換成電信號的變化來實現控制；信息采集單元1的發送器采用高發射功率紅外光電二極 管，信息采集單元1的接收器采用高靈敏度光電晶體管，該信息采集單元1采用非接觸檢測 方式，體積小、性能可靠、價格低；接收器前端設有遮光罩，能有效減少外界光干擾。如圖4所示，控制單元3采用由ATMEL公司生產的AT89C2051單片機；該單片機是 低電壓，高性能的CM0S8位單片機，含有2KB的可反復擦寫的只讀Flash程序存儲器和128 位的隨機存取數據存儲器，該單片機兼容標準MCS-51指令系統，片內置通用8位中央處理 器和Flash存儲單元；具有20個引腳，15個雙向輸入/輸出端口，其中Pl是一個完整的8 位雙向I/O 口，包括兩個外中斷口，兩個16位可編程定時計數器，兩個全雙向串行通信口， 一個模擬比較放大器。本實用新型由外接的穩壓電源供電，提高了工作穩定性；ST139反射式紅外光電 傳感器輸出的是微小的光電流，需要通過接口電路轉換為計算機系統能夠采集的電壓信 號；如圖3所示，光電傳感器的發送器和接收器的接口電路完全一致。接口電路由發光管驅 動電路、光電轉換電路和低通濾波電路組成；低通濾波電路由電阻R3、電容C以及0P07集 成運算放大器構成，以此抑制與信號無關的高頻噪聲，0P07集成運算放大器特點是高精度、 低失調電壓、低失調電流，其運放采用同相輸入方式，同時起到電壓跟隨器的作用。ST139反射式紅外光電傳感器的工作原理如下ST139反射式紅外光電傳感器工作時，發送器持續發射紅外線，當紅外線遇到不同 的反射表面時，接收器接收到的反射回來的紅外線數量不同，檢測電路把紅外線數量的變 化轉換成相應的電信號的變化，并通過濾波濾出有效信號；紅外線接收的越多，傳感器內部的電阻就越小，從而輸出的電流越大，因此當發送器離反射表面比較近時，反射回來的紅外 線較多，輸出的電流就越大；相反，當發送器離反射表面比較遠時，反射回來的紅外線就比 較少，從而輸出的電流越小。如圖5所示，本實用新型的坐姿矯正裝置的工作過程如下當打開坐姿矯正裝置的電源開關時，ST139反射式紅外光電傳感器中的發射端會 持續不斷的向正在看書或者學習的青少年的頭部發射紅外線，當發射端與該少年的頭部之 間的距離不一樣時，反射式紅外光電傳感器的接收端所接收到的反射回來的紅外線的數量 也就不一樣。頭部離發射端的距離越遠，接收端接收到的紅外線數量越少，輸出的電流就越 小。因此，當青少年在安裝有本坐姿矯正裝置的桌邊學習時，如果頭部與書本之間的距離大 于所要求的距離時，則傳感器輸出的電流就較小，使得LM324第6管腳的電壓小于第5管腳 的比較電壓，經過LM324的整形放大后，LM324的第7管腳就輸出高電平，從而將AT89C2051 單片機的Pl. 3 口的電平拉高，經過單片機的內部程序判斷后，在單片機的P3. 4 口輸出低電 平，因此蜂鳴器就不會出聲。反之，如果該少年的頭部與書本之間的距離小于所要求的距離 時，即頭部離書本太近，則傳感器輸出的電壓使得LM324第6管腳的電壓大于第5管腳的比 較電壓，從而LM324第7管腳就輸出低電平，將單片機的Pl. 3 口的電平拉低，經過單片機的 內部程序判斷后，單片機的P3. 4 口就輸出高電平，從而驅動蜂鳴器發出聲音，提醒該少年 改正坐姿。通過反復的提醒后，青少年就能逐漸養成良好的習慣，在平常的看書，學習時的 保持正確的姿勢，從而預防和減少近視的產生。
權利要求1.一種基于AVR單片機的青少年坐姿矯正裝置，其特征在于，該裝置包括外殼(2)、信 息采集單元(1)、電壓比較器(5)、控制單元(3)和發聲單元(4)，所述信息采集單元(1)安裝 在外殼(2)的外面頂部，該信息采集單元(1)包括發送器和接收器；所述電壓比較器(5)、控 制單元(3)和發聲單元(4)安裝在外殼(2)內，外殼(2)上安裝發聲單元(4)的位置不封閉； 信息采集單元(1)通過接口電路與電壓比較器(5 )相連接，電壓比較器(5 )與控制單元(3 ) 相連接，發聲單元(4)與控制單元(3)相連接。
2.如權利要求1所述的基于AVR單片機的青少年坐姿矯正裝置，其特征在于，所述信息 采集單元(1)為ST139反射式紅外光電傳感器，該傳感器的發送器采用高發射功率紅外光 電二極管，接收器采用高靈敏度光電晶體管。
3.如權利要求1所述的基于AVR單片機的青少年坐姿矯正裝置，其特征在于，所述接口 電路由發光管驅動電路、光電轉換電路和低通濾波電路組成。
4.如權利要求3所述的基于AVR單片機的青少年坐姿矯正裝置，其特征在于，所述低通 濾波電路由電阻R3、電容C以及集成運算放大器0P07構成。
專利摘要本實用新型公開了一種基于AVR單片機的青少年坐姿矯正裝置，該裝置包括外殼、信息采集單元、電壓比較器、控制單元和發聲單元，所述信息采集單元安裝在外殼的外面頂部，該信息采集單元包括發送器和接收器；所述電壓比較器、控制單元和發聲單元安裝在外殼內，外殼上安裝發聲單元的位置不封閉；信息采集單元通過接口電路與電壓比較器相連接，電壓比較器與控制單元相連接，發聲單元與控制單元相連接。本實用新型實用性強，結構簡單，性價比高，能有效提醒青少年學習時的坐姿是否正確，對防治青少年近視起到重要的作用。
文檔編號G08B21/24GK201886599SQ20102020727
公開日2011年6月29日 申請日期2010年5月28日 優先權日2010年5月28日
發明者吳初娜, 吳海偉, 施曉芬, 晏國強, 李山虎 申請人:長安大學