一種單片機控制的坐姿矯正系統

丁麗慧 賀光旭 姚依銘 王玉玨 楊庚浩 邸國輝

摘要：本文研究設計了一種基于單片機的坐姿矯正儀系統，該操作系統以STC89C51芯片為核心的主控制器，結合LCD1602液晶顯示屏、DS18B20傳感器、超聲波模塊、數模轉換芯片對人體坐姿進行實時監控，通過此設計以達到人們對于坐姿改變的需求。

關鍵詞：單片機;坐姿矯正;傳感器

1概述

坐姿不正確會引發各種健康問題，坐姿不良是誘發青少年近視的一個原因。

本文提出了一種坐姿矯正電路設計，依托于對實物的軟硬件設計在保證有效功能的作用下，且經濟可行的前提下，通過于坐姿矯正器的提醒，使用者會保持良好的生活習慣，只要使用者坐姿不正確，或者環境光線太強，都能夠立即發出報警聲，直到改變自己的不良行為習慣，報警聲自動停止。

2坐姿矯正系統軟硬件設計

2.1主電路設計

本矯正系統電路設計總體框圖如圖1所示，由單片機主控電路，電源電路，測溫電路、測距電路、光強檢測電路、按鍵顯示和報警電路部分等組成。坐姿矯正器主要由STC89C51芯片、LCD1602的液晶顯示模塊、超聲波控制模塊、DS18B20溫度數據采集控制模塊、ADC0832模塊、蜂鳴器控制模塊、按鍵控制模塊核心部件組合構成。

當燈光太強或者是太弱時，蜂鳴器就會發出響聲產生警告提示，按鍵設定閾值。超聲波模塊HC-SR04檢測頭部與桌子之間的距離，測量范圍為0.02m?4m，精度為0.01m。當檢測距離小于預設值時，蜂鳴器會報警提示。該系統總設計原理以及結構如圖2所示：

2.2超聲波檢測與光線檢測電路

該系統的超聲模塊使用HC-SR04模塊，該模塊性能穩定，測量結果精度高，盲區較小。產品功能適用范圍：工業機器人安全避障，物體安全檢測液位測量儀表安全檢測，公共安全，停車場安全監控。

光敏檢測控制電路主要由光敏電阻，1k色環電阻和和ADC0832模數轉換模塊三部分組成。

2.3顯示電路

顯示控制電路主要采用LCD1602作為顯示屏，LCD1602液晶顯示器是一種廣泛使用的字符液晶數字顯示器。 它由字符液晶顯示器（LCD），主控制驅動電路HD44780及其擴展驅動電路HD44100以及組裝在PCB板上的少量電阻器，電容性組件和結構部件組成。

3 系統軟件設計

本系統程序采用C語言編寫，該系統的主程序包括超聲模塊驅動程序，LCD1602屏幕驅動程序，AD轉換程序，定時警報程序等，圖3主程序流程。

4結論

本文設計的坐姿矯正系統小巧，輕便，易于攜帶，以STC89C51芯片作為主控制器。經實驗測試表明，該系統可以對人體坐姿進行實時檢測，監測頭部與書桌之間的距離以及周圍環境光線強弱，用眼時間占比。保持良好坐姿習慣，減少不良坐姿對人體的危害。

參考文獻

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[4]王云.51單片機C語言程序設計教程[M].人民郵電出版社，2018

基金項目：黑龍江八一農墾大學創新創業訓練計劃項目（XC2020002）

通訊作者： 邸國輝（1979-）男，黑龍江大慶，碩士，副教授，研究方向：農業信息處理