学生坐姿矫正仪的研究
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学生坐姿矫正仪的研究
作者：李苏南 谢勇
来源：《科技视界》2013年第05期
【摘 要】为了保护青少年的视力和防治近视，本文设计了一台智能学生坐姿矫正仪，该装置是基于单片机的超声波测距系统，其基本原理是通过测量人眼和书本的距离的方法，起到及时提醒学生注意眼睛和书本距离的问题。
【关键词】坐姿矫正；视力低下；超声波；单片机
0 项目研究背景
在2010年通过随机抽取的方式对两所初中和两所小学的1030名学生进行视力测试，检出视力低下者573名，视力低下总检出率55.6%，轻度视力低下9.3%，中度视力低下23.0%，重度视力低下23.3%。从教育部、卫生部、科技部、国家体育总局、国家民委等五部委（局）共同组织的第四次全国学生体质调查报告显示：小学生的近视率为39.23%，初中生的近视率为58.18%，高中生的近视率为71.29%，大学生的近视率为73.01%。当前，我国青少年视力低下位居世界第二，有效预防视力低下的工作刻不容缓[1]。采用测量人眼和书本的距离的方法，起到及时提醒学生注意眼睛和书本距离的问题。
1 项目设计方案
项目从最基本的人眼和书本的距离着手，通过智能化的提醒，旨在让青年学生养成良好的坐姿习惯，从而避免近视。该方案采用的是基于单片机的超声波测距系统[2]，其利用单片机编程产生频率为40kHz的方波，经过发射驱动电路放大，使超声波传感器发射端振荡并发射超声波。超声波波经反射物反射回来后，由传感器接收端接收，再经接收电路放大、整形，控制单片机中断口。其系统框图如图1所示。
2 单元电路设计
2.1 超声波测距单片机系
超声波测距单片机系统主要由：AT89S51单片机、复位电路、晶振等部份构成。由K1，K2组成测距系统的设定距离按键电路。用于设定超声波测距报警值。
2.2 超声波发射和接收单元
超声波发射如图3，由电阻R1、三极管BG1、超声波脉冲变压器B及超声波发送头T40构成。超声波脉冲变压器的作用是提高加载到超声波发送头两端的电压，从而提高测量距离。该测距电路中的方波信号由单片机AT89S51的P2.7发出。选用的单片机系统的晶振为12M，