一款基于單片機的智能手機支架設計

王杰 楊舒寒 廖秋蘭

摘要：本文闡述了一款可隨時監測外界狀態的智能手機支架的設計。該設計以89C52為核心，多個傳感器混合，可實現手機供電，人與手機距離、手機溫度、外界光強實時監測及報警等功能，系統外接的LCD還可隨時修改各個參數的初值以適應不同的使用者。該設計簡單實用，方便人們生活的同時也可保護手機用戶的身心健康。

關鍵詞：手機支架；單片機；傳感器

一、引言

隨著移動互聯網進程的加快，智能手機的普及已勢不可當，手機在我們現在的社會當中占據著重要的地位。作為手機的附屬產品，手機支架蘊含了巨大的市場。據調查，現在手機支架越來越趨于多功能化，例如，磁吸式多功能手機支架小巧便捷，想粘哪粘哪，膠也相對穩固，在車內也比較好看，圓球可以360度旋轉，所以你想怎么旋轉手機都可以。多功能懶人支架無論是在辦公忙碌時、休閑娛樂時，無論是在桌上、茶幾、床頭、還是椅子上都可以方便使用。功能的多樣與完善讓多功能手機支架行業前景可觀。本論文主要闡述了一款可以實時監測外界環境和手機狀況的智能手機支架設計，其結構簡單，實用性強。

二、系統設計

該系統的核心控制單元是AT89C52，系統自帶移動電源可以隨時為手機供電；通過DS18b20實時監測手機及環境溫度；光敏電阻采集光線信號，通過AD0832采集光線信號的強弱，把光線強度等級化，通過設定報警等級來實現報警；光線過暗時可開啟背后的LED燈以保護視力；單片機內部定時器可設定學習時間，督促使用者注意休息；利用超聲波測距傳感器測出人臉部與手機的距離，當小于設定距離時發出報警聲提醒用戶以保護視力；采用ADC高性價比鍵盤。

2.1 硬件設計

2.1.1移動電源設計

本設計亮點之一為采用USB供電，系統內置移動電源通過穩壓芯片后在給單片機和各模塊持續供電的情況下還可以同時為手機充電。

2.1.2按鍵電路

系統采用ADC鍵盤來設定參數，芯片采用ADC0832。四個按鍵相互配合，能夠方便的調試系統。電路如圖1所示。

第1個鍵：開啟定時器

第2個鍵：自增鍵

第3個鍵：自減鍵

第4個鍵：切換設置鍵（進入調試界面）

2.1.3 超聲波測距模塊

超聲波測距的方法有多種：如往返時間檢測法、相位檢測法、聲波幅值檢測法。本設計采用往返時間檢測法測距。如圖2所示。考慮到溫度對聲波速度的影響，我們對超聲波傳播速度加以修正以減小誤差式中T為實際溫度°C。

V=331.4+0.607T （公式2-1）

由于AT89C51單片機時間分辨率不是很高（晶振頻率為12MHz時，時間分辨率為1μs），加之單片機查詢發射波與回波，或利用發射波與回波觸發中斷再通過程序啟停內部定時器均需要一定的時間，所以這種類型的測距系統的誤差都較大，導致其性能在某些場合下不能滿足要求。因此我們引入專用的定時/計數器8254進行計時，可在很大程度上提高測距系統的準確性。8254的每個定時器都有一個控制口GATE，可利用發射波與回波直接啟停該定時器，而不必把發射波與回波接至單片機，通過查詢或中斷再啟停定時器，這樣即可提高測距系統的響應速度，減少了系統自身的誤差，提高準確度。

2.2系統軟件設計方案

2.2.1 系統主程序流程圖

系統的軟件總流程圖如圖3所示。

程序采用模塊化的設計思路，簡單明了便與調試。當系統開始工作后，首先進行初始化。然后進行對距離、光照強度、手機溫度、娛樂時間的判定，若超出設定值，蜂鳴器報警。若未達到，直接返回去再判定。

三、模型

整個支架（大小）采用卡通形象。其中，白色帽子為蜂鳴器報警，當手機溫度過高時，會發出蜂鳴聲；人物眼睛為超聲波模塊，可隨時監測人眼到手機的距離；鼻子為光敏電阻；腰部的USB接口可提供手機供電功能；左手帶有溫度傳感器實時監測手機溫度；胸部為LCD液晶顯示屏，可顯示調試界面，下方的按鈕可供用戶隨時調節。手機可任意旋轉放置，為用戶提供舒適的手機體驗。

四、結論

該設計基于單片機及多個傳感器模塊，實現了一款可以實時監測外界環境和手機狀況的智能手機支架設計，其結構簡單，實用性強。經過測試，可實現定時、溫度監測、手機供電、超聲波測距、光強檢測、蜂鳴器報警等功能。本系統成本低廉、開發空間大、使用靈活，用戶還可更具自身需要自行拓展功能，在保護用戶視力的同時督促其勞逸結合，合理安排時間。

參考文獻：

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2017年成都理工大學國家級大學生創新創業訓練計劃項目（項目編號201710616017