基于PWM调光的智能视力保护器

本实用新型属于视力保护器技术领域，尤其涉及一种基于pwm调光的智能视力保护器。

背景技术：

青少年近视问题是社会关注的焦点之一。而且当今社会诸多职业对视力的要求只增不减，但很多人说现在医疗技术越来越发达，可以通过激光之类的手术恢复视力，但这种恢复视力的方法是存在着隐患的，术后一时没有显现症状，不代表永久都是安全的，况且现在并没有一项技术是可以完全恢复原有视力。在孩子中小学是保护和矫正视力的关键时期，一旦错过将不可复原。这个时期可以通过纯物理的方式，来保护或矫正视力。

考虑到许多孩子都是因为在写作业或者看书时，离桌面距离过近，或者在光线过暗或过强的环境下读写，从而造成用眼疲劳，都是造成近视的主要原因。造成近视的原因不乏家长从小对孩子视力保护的不重视及相关知识的缺失。造成了41.6%的轻度近视的学生没有及时的矫正，演变成了无法挽回的局面。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足和空白，本实用新型提出一种基于pwm调光的智能视力保护器，通过赋予光强的调节的功效，从而减轻使用人员的用眼负担，以起到保护视力的功效。

本实用新型具体采用以下技术方案：

一种基于pwm调光的智能视力保护器，其特征在于，包括：微控制器以及与所述微控制器连接的：超声波测距装置、光线检测调光电路和红外人体检测装置。

优选地，还包括与所述微控制器连接的：显示模块、语音提示模块和声光报警模块。

优选地，所述超声波测距装置包括：hc-sr04模块和温度补偿电路；所述光线检测调光电路包括：光敏电阻、ad转换电路、pwm调光电路和led；所述红外人体检测装置采用hc-s501模块。

优选地，所述光线检测调光电路还包括手动调光模块。

优选地，所述微控制器采用stc89c52芯片。

本实用新型及其优选方案结构精简、功能丰富，实用性强，能够为防治近视以及保护视力提供智能化的采光环境。

利用超声波测距，采用光线检测电路实现pwm调光，并提供语音提示及声光报警电路，通过红外人体检测装置以及ad转换电路采集外界信号，并将此信号传至单片机进行运算处理，并对各个模块进行控制调节。

采用hc-sr501人体感应模块检测感应区内是否有人，以便实现并开启学习倒计时等功能。同时，光线检测调节功能，采用pwm调光技术，能根据周围光线情况对led灯进行光线自动调节，同时带有手动控制的备选功能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步详细的说明：

图1为本实用新型实施例整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例工作流程示意图；

图3为本实用新型实施例stc89c52内部结构示意图；

图4为本实用新型实施例超声波测距脉冲示意图；

图5为本实用新型实施例温度补偿电路功能示意图；

图6为本实用新型实施例光线检测调光电路结构示意图；

图7为本实用新型实施例led驱动电路原理示意图；

图8为本实用新型实施例光线检测电路原理示意图；

图9为本实用新型实施例红外人体检测电路原理示意图；

图10为本实用新型实施例电路蜂鸣器原理示意图。

具体实施方式

为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，作详细说明如下：

本实施例提供的基于pwm调光的智能视力保护器装置，其设计的结构主要包括超声波测距电路，光线检测pwm调节电路，语音提示矫正电路，手自动切换按键及声光报警电路等结构。

其需求实现的功能可以包括：当红外人体检测装置检测到人体时自动开机，自动进行学习倒计时模式，时间结束时，语音系统将开启。当在学习模式时，通过ad采集装置采集光线强弱，若光线超过限定的上下值，启动pwm电路进行自动调光，也可以进行手/自动切换，加减按键进行手动调光。用超声测距模块对被测距离进行检测，小于设定范围，开启声光报警，其中加入温度补偿电路使测出来的数值更为精确。并将上述得到的结果，通过单片机传输至lcd显能实时监控光线与距离数值的变化情况。

关键技术如下：

（1）光线强度设置，根据周围环境光线，进行pwm自动调光。

（2）超声波距离检测，小于限定设置距离，将自动进行语音提示。

（3）红外人体检测，能够检测是否有人，自动开启学习倒计时装置。

（4）lcd显示实时的距离以及光线强度。

（5）可根据周围光线情况，进行人为手动调光。

本实施例即对实现以上功能的具体硬件结构的设计方案进行详细阐述：

本实施例总体硬件框图如图1所示，总体分为七大模块，包括lcd显示模块，核心控制模块，光线检测调光系统，超声波测距系统，语音提示系统，红外人体检测模块，声光报警系统。其工作流程如图2所示。

为了实现上述任务，本实施例采取以下的硬件技术解决方案：

1、主要控制模块设计：本实施例最为主要的就是核心控制模块，本实施例将采用的主要芯片为stc89c52。stc89c52具有灵活多效的特点，是一种coms8位微型控制器，拥有8位cpu，和在系统内可编程flash。这一性能特点将大大降低整个电路所消耗的功率，并且具备高效的运行处理速度。可反复擦写1000次的flash存储器是它的优点。更主要的是它可用编程去实现复杂多变的控制，操作便捷，实用性强，能够轻松完成本设计中的光强检测，超声波距离检测等功能。stc89c52内部结构图如图3所示。

2、超声波检测设计：本实施例超声波检测电路主要由hc-sr04模块和温度补偿电路构成。

（1）超声波测距电路：接口向触发引脚发送>=10us的脉冲触发信号，8个40khz周期电平，将从模块内部发出，同时检测是否有回波，一旦收到回波信号，则输出回响信号，所测得的距离与回响信号的脉冲宽度成正比，这样通过计算从发射到接收到信号的时间间隔，从而计算出距离。超声波测距脉冲图如图4所示。

（2）温度补偿电路：由于低温度系数振荡频率随温度的影响较小，因此用于产生固定脉冲的信号将存入计数器1。而高温振荡信号随温度的影响较大，所产生的信号将存入计数器2，在-55℃的温度下，计数器1与温度寄存器预置一个基数值。将计数器1内的低温频率所产生的脉冲信号，进行减法计数，当计数器1内的值变为0，则温度寄存器的值加1.预置值将被重新装回计数器1。并重新开始新一轮的减法计数，直到计数器2的值变为0，则温度寄存器将停止累加，而所测温度，则为温度寄存器内的数值。温度补偿功能图如图5所示。

3、光线检测调光电路设计：本实施例中采用ad转换和pwm调光电路，来检测对检测光线强度，并且对所测光线对led灯进行光线调节。光线检测调光功能图如图6所示。

（1）led驱动

led通过电流的控制，调节usb灯的亮暗情况。由il=ton*i/t可知，实现对电流大小的控制，占空比ton/t控制是关键，j6为usb灯，三极管q3为usb灯提供导通电流，pwm由led网络标号端输出，低电平时正常工作。led驱动图如图7所示。

（2）手动模式

本实施例通过设置按键开关对led灯的亮度进行分档调节，并通过一个模式切换开关调整手动或自动模式。

（3）自动模式

采用光敏电阻反馈：采用具有光电效应的光敏电阻，通过阻值的变化，来判断周围光线的强度。单片机控制器接收反馈结果，传至内部开始下一步处理。光敏电阻对光线的测量、转换、控制等方面都能广泛运用。本系统通过对地电压的不断采集，来收集周围光线的变化情况。主要采用芯片adc0832。将adc0832的参考电压设为5v，时钟信号通过clk连接单片机所对应的端口，利用单片机的定时器中断输出。而光敏电阻所采集到的电压则从cw0端口输入，adc0832将这一模拟信号转为数字量后，从d0-1口输出，传送给单片机精密处理。光线检测电路图如8所示。

4、红外人体感应设计：本实施例采用hc-s501模块。在此电路中j5为红外人体感应模块接口，当感应到有人时，则第2引脚输出高电平，在r14的限流作用下，三极管q2被导通，发射极处于低电平状态，此时q2的集电极接地，则指示灯d5被点亮。通过观察指示灯是否被点亮，来知道是否有人。其中，r13为上拉电阻，当目标不在感应范围，三极管则不导通，而发射极在上拉电阻的作用下，由低电平转为高电平。红外人体检测电路图如图9所示。

5、声光报警电路设计：本实施例采用9013型npn三极管，因此可以通过输入的高低电平，来控制蜂鸣器和指示灯的工作，当输入的电压为高电平时，三极管导通，蜂鸣器及指示灯接地得电。反之，输入的电压为低电平时，三极管截止，蜂鸣器及led则不工作。如图10所示，其中r8为上拉电阻，只有对加大电流，蜂鸣器的工作才不被影响。而r9，r10起限流作用，用以保护指示灯及三极管。

本专利不局限于上述最佳实施方式，任何人在本专利的启示下都可以得出其它各种形式的基于pwm调光的智能视力保护器，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利的涵盖范围。