智能可變角度化妝鏡

■北京市西城外國語學校 劉 芃

普通鏡子只能照見人的正臉，如果想照側臉就要轉頭斜視，但這樣不能看到真實的自己。也可以準備兩面鏡子，一面正對自己，一面側對自己，與自己側身成90度，這時望向正對自己的鏡子就能看到自己的側臉，調整角度也可以照見自己的后面，但使用非常不便。

所以，我開展了智能可變角度化妝鏡的研究。

一、鏡子成像原理

1.光學特性

鏡面對光線的反射服從反射定律，其反射能力取決于入射光線的角度、鏡面的光滑度和所鍍金屬膜的性質。與鏡面垂直的假想線被稱為法線，入射線與法線的夾角和反射線與法線的夾角相等。

平面鏡前的物體在鏡后成正立的虛像，像與鏡面的距離和物體與鏡面的距離相等。如果想從鏡中看到全身像，鏡子至少要有本人身高的一半。凹面鏡的反射面朝向曲率中心。

2.聚焦

平行光線入射到凹面鏡反射后聚集到焦點（f），焦點位置在曲率中心（c）與鏡面距離的1/2處。如可將烹飪器放在大凹面鏡焦點位置接受太陽光聚集加熱，使其成為太陽灶。物體在曲率中心以外時可反射成倒立的實像，如反射望遠鏡。凸面鏡的反射面背向曲率中心，物體在鏡后成縮小的正立像，可以反射大范圍的縮小景觀，如汽車后視鏡。

玻璃形成反射成像面的表面加工有化學鍍銀和真空蒸鍍兩種方法，最常用的是化學鍍銀法。

人們現在使用的鏡子一般按功能和適用場所分類，經市場調查后未找到可以自動照見人側臉的鏡子。

二、設計思路

固定曲率的凸面鏡照射角度和方位比較大，如果調整角度，被照到的范圍是否更大？汽車后視鏡的角度可根據駕駛者的身高、坐姿進行調整，普通鏡子是不是也可以呢？我以紅色物體為參照物，用兩塊可調角度鏡子進行實驗。

第一組實驗中，兩塊鏡面間的夾角大于90°時，可照見側面物體的1/3。

圖1

圖2

第二組實驗中，當兩塊鏡面之間的夾角為90°時，可以照見物體側面的100%，但需將物體置于側面鏡子長寬尺寸內。

三、設計制作

所需元件包括電源線、連接線、燈、控制單元和傳感器等。設計草圖如圖3所示。

圖3 設計草圖

1.硬件

硬件部分的制作如圖4、圖5、圖6。

圖4 減速旋轉電機的制作

圖5 安裝外殼和執行器（電機）

圖6 安裝兩側活動鏡片及其支臂

2.單片機

我使用的是AT89C52單片機，它采用MC51單片機指令集，同時內部有4KB的程序存儲、32個可編程I/O接口、兩個16位定時器/計數器和5個中斷源。

為了將來能方便地與上位機進行串行通行達到遠程控制，本設計采用11.592M晶振，另外兩個22P的獨石電容分別接到單片機XTAL1和XTAL2振蕩脈沖輸入接口。單片機系統的復位電路采用負觸發+按鈕復位電路形式。

傳感器采用模數轉換電路將溫度、濕度等物理變化信號轉變成電信號，通過單片機的IO接口讀入信號，檢測與分析當前的狀態。

3.軟件設計

設備通電后等待按鍵或傳感器觸發，檢測到有人時，傳感器給控制觸發信號使鏡子兩側的鏡片翻轉，與主鏡片形成120°的夾角，人離開鏡子時鏡子自動展開。如果按下中斷按鍵（展開按鍵），鏡片展開，不接收傳感器信號。

程序采用匯編語言編寫，可分成主程序、傳感器掃描程序、中斷程序、中斷處理程序和延時程序。

四、實驗結果

由于前期采購的傳感器采用電感式，在單片機通電時自動輸出信號，導致單片機產生誤動作。為了排除上述情況，我在傳感器上增加0.15uf濾波電容，使信號不受干擾，并在軟件設計上采用重復測量對比數據來穩定輸出。

智能可變角度化妝鏡通過紅外傳感器檢測鏡子前是否有人使用，然后控制鏡面翻折并利用太陽能供電，可讓使用者方便地照見自己的側臉。

圖7