【优秀硕士论文参考】基于单片机的多功能视力保护器.doc

金 华 职 业 技 术 学 院JINHUA COLLEGE OF VOCATION AND TECHNOLOGY毕业教学环节成果（2011届）题 目 学生用视力保护器的设计 学 院 信息工程学院 专 业 应用电子技术 班 级 应电083 学 号 200831010030303 姓 名 丁建威 指导教师 陈德仙 2011年 5 月 5 日金华职业技术学院毕业教学成果目 录摘要2ABSTRACT21 引言41.1 选题背景41.2 视力保护器的现状及其展望51.3 本文主要研究内容62 系统硬件设计82.1 8051单片机简介82.2 传感器辅助坐直报警电路102.3 8051单片机的中断系统112.4 光线报警电路122.4.1 光敏电阻控制电路122.4.2 光线发声报警电路142.5 定时报警电路162.5.1 单片机控制电路172.5.2定时器报警发声电路183 开发系统软件设计193.1 关于本系统的开发软件简介193.2 Keil Software安装及辅助单片机设计的方法概述203.3 系统软件设计213.4 主要程序介绍25结论与谢辞29参考文献30学生用视力保护器的设计信息工程学院应用电子技术专业 丁建威摘要：本文提出了一种基于单片机的多功能视力保护器。讨论了8051型单片机的硬件电路和软件设计。并在此硬件基础上实现传感器报警电路、光线强度报警电路及定时报警电路。目前各种单片机控制的理论和实际应用系统的设计正在引起人们的广泛关注。本文介绍了单片机的发展概况以及视力保护器的发展概况，并通过8051单片机实现控制电路。本文详细介绍了利用汇编语言编程产生脉冲的方法，以及利用单片机的定时功能和汇编语言实现定时的方法。可以深刻体会单片机控制的原理及设计。详细介绍了系统主要硬件组成部分及其作用，给出了整个系统软件流程图和部分子程序流程图。介绍了该技术的应用前景和推广价值。而且提出了本系统尚需解决的一些问题，并给出了可能解决这些问题的途径和方法。关键词：传感器报警、光线强度报警、定时器、汇编语言 Students to use visual design of protection(Information college, Jinhua College of Profession & Technology, Ding Jian-wei)AbstractThis :paper presents a Multi-functional Sight protector based on Single-chip. Discussed the 8051-based single-chip hardware circuit and software design. And hardware based on this sensor alarm circuits, light intensity alarm circuit and alarm circuit from time to time. At present, single-chip microcomputer to control a variety of theoretical and practical application of system design is a cause for widespread concern. This paper introduces the development of SCM as well as the vision of the development of protective device, and control circuitry 8051. This paper describes the use of assembly language programming methods have a pulse, and the use of single-chip timing function and assembly language to achieve the method from time to time. SCM can be a profound experience of the principles and design. Details of the hardware components of the system and its role, given the entire system software flowchart flow chart and some subroutines. Introduced the technology and promote the value of prospects. But the system still need to be put forward to solve some of the problems, and gives a possible way to solve these problems and methods.Keywords: Sensor alarm, light intensity alarm, timer, assembly language引言21世纪是广大中小学生学习压力最大的时期。2006年09月13日，黑龙江省暨哈尔滨市青少年心理健康宣传月活动圆满结束，活动月期间，50余名心理咨询专家对2000余名大中小学生进行义务咨询时发现，近30%学生处理人际关系困难，近60%中小学生学习压力大。学生近视在我国已成为一个日益严重的社会问题。国家有关部门对许多职业均有明确的视力要求，而一旦近视，花再多的钱医治也不可能恢复原有的视力。专家认为造成学生近视的最主要原因是读写姿势不正确。国家教委规定：学生在读写时，应在一定亮度下，眼睛离读物一尺，身离书桌一拳。学习压力如此之大，学习时间如此之多，那么，有一个保护视力的装置便显得越来越重要。1.1 选题背景目前，青少年视力低下，已成为国内外共同关心的公共卫生问题。资料显示，我国小学生视力低下率为 26.96%，初中生 53.43%，高中生 72.8%，大学生 77.95%。特别是调查显示 50%以上的学生及家长缺乏视力保健最基本的科普知识，不懂得“近视与盲只差一步”的危害性，因而有 41.6%视力低下的学生并未采取任何矫正措施，又缺专业机构的治疗。对此我们进行了多功能视力保护器的研究设计。通过创造健康的读写环境和科学方式，避免因长期读写(现代意义的读写包括：看书、写字、用电脑、看电视等)而导致的近视、驼背、脊柱侧弯、斜视、颈椎病等疾病的发生和发展，用非医药的手段，防范和解除因不良读写习惯，避免给人们身体带来伤害。这个时代在给了我们太多好处的同时，也给了我们太多的附属和悲哀，比如：如果顺其自然90的孩子将来注定要和眼镜做一辈子“伴侣”。 近视，作为一种现代通病，几乎没有办法根治它。目前的激光切除手术其实是伤害了人体的自然完整，戕害着身心的健全。于是，百年来人们沿用着“玻璃凹凸”的笨办法维系着人们对外界求索的目光。 既然治疗近视这么困难，人们为什么不听听2000年前中国中医经典的劝谏呢？“是故圣人不治已病治未病”，防患于未然正和现在的“预防医学”不谋而合。研究表明，造成近视99的原因，源自于孩子们平时读书、写字时坐姿不标准，导致眼睛距离书本太近所致。大部分孩子喜欢趴在课桌上读写，并且老师、家长屡教不改，很难扭转习惯，是家长一直头疼的事。1.2 视力保护器的现状及其展望现在国内外已经有许多电子公司都有自己公司生产的视力保护器。国内这方面的研究现状为：在国内新疆乌鲁木齐市旭之龙科技有限公司生产的“学生1.5视力保护器” 又名称坐视宝，它能有效的对使用者的坐姿不当进行语音提示。还有深圳市华恒电子有限公司生产的型号为MS-3023的坐姿矫正器。可以纠正看书，写字的不良坐姿。总体看来，国内生产的视力保护器功能特点比较单一，与人们的个性化需求尚有很大的差距。故不能很好的满足广大使用者的需求。国外也致力于对保护视力的研究，但是他们更侧重于对近视原因的研究。美国德克萨斯大学西南医学中心何于光博士表示，吃鱼和新鲜蔬菜能够保护视力，降低发生近视的概率。他们认为通过合理的饮食营养搭配，以及正确的学习习惯，对视力的保护能起到事半功倍的作用。研究证明，市场上真正的多功能视力保护器几乎没有。现有的产品只是侧重视力保护的一方面，功能比较单一，不能从多个角度保护使用者的视力。现在市场上设计的有以超声波技术为主要理论依据的视力保护器。它就具体就视力保护器的理论与硬件的设计进行了研究。基于实验室现有的硬件平台，研究目标是完成多功能视力保护器的硬件开发与设计，并完成相应的硬件制作。其研究内容分为两部分：对视力保护器的硬件设计和硬件制作。在设计中存在着如何有效的提高视力保护以及对硬件电路准确调试的难点。在硬件设计中，基于超声波技术设计的多功能视力保护器电路，通过超声波接收头对接收的超声波信号进行调制输出，实现控制声光提示电路工作的理论研究有一定的研究意义。通过实践证明该视力保护器可行且可靠性良好，使用方便但也存在一些问题，比如说没有光线控制报警的功能，光线也是伤害学生的视力的一个重要因素。该设计通过该电子硬件的制作和理论的研究，能为后期进一步设计多功能视力保护器并采取合理措施提高视力保护的有效性提供可靠和有效的数据源和信息依据。图1-1 产品展示由于现在国内外大量的市场需求，视力保护器的起步才刚刚开始，存在很大的发展空间，各个国家的很多公司均在此方面展开了研究，相信未来视力保护器一定会得到巨大的发展，为广大的中小学生的视力保护做出根本的保障！1.3 本文主要研究内容鉴于单片机芯片的智能处理功能本设计采用理论计算和实验验证的方法相结合的以单片机芯片为核心的主体电路。首先是对各单元电路进行设计，并选择合适的元器件。在选择元器件时，要注意所选芯片的性价比，对于电阻、电容等常用元件要先进行参数计算后再选择。其次是设计整个电路，并在计算机上对各单元电路进行相应功能的调试仿真！其中单片机芯片选用较为普遍的8051型，传感器选用水银滚珠型重力传感器，光线报警选用光敏电阻来实现，报警发声系统选用以HFC5219芯片为核心的发声硬件电路。在设计中利用8051型单片机的定时功能即P3.4和P3.5的T0和T1，利用单片机的汇编语言进行编程。电路通过编程实现自动复位。本次毕业设计的研究内容是设计一个多功能视力保护器。它具备以下功能：1当使用者脸部与桌面之间的距离小于35CM时,电路将发出声光提示； 2当读写环境光线照度不足时,电路将发出声光提示； 3当使用时间达到45分钟时,电路自动发出声光提示,提醒使用者注意休息； 4单片机的主频为6KHZ；电路测光报警的灵敏度可调； 5电路可靠,要求通过计算机仿真并且能够实现相应的功能。真正帮助学生做到国家教委规定：学生在读写时，应在一定亮度下，眼离读物一尺，身离书桌一拳。2 系统硬件设计硬件主要以8051型单片机为核心，功能电路主要包括传感器辅助坐直报警电路、光线报警电路、定时报警电路以及报警发声电路等核心电路。利用单片机的汇编语言。图2-1和图2-2是本系统设计的基本框图。图2-1 系统设计基本框图图2-2 系统设计基本框图2.1 8051单片机简介8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线。图2-3 8051单片机芯片图图2-3为8051单片机的芯片原理图。8051单片机片内含有掩膜ROM型程序存储器。因为这种只读存储器中的程序要由单片机生产厂制作芯片时为用户固化于片内，所以只适用于批量极大、程序要永久性保留且不会修改的场合。其主要组成部分为：A中央处理器(CPU)。它是单片机的核心，包括运算器和控制器两个主要组成部分，用于实现运算和控制功能。运算器主要包括算术逻辑运算部件(ALU)、位处理器、累加器A、寄存器B、缓存器TMP1和TMP2、程序状态字寄存器PSW以及十进制调整电路等。其主要功能是实现数据的算术运算、逻辑运算、位操作及数据传送等。控制器主要由时钟和时序电路以及一些控制寄存器组成。其主要功能是协调整个单片机的工作，产生时序脉冲和提供控制信号等。B数据存储器。MCS-51系列单片机芯片数据存储器共有128个存储单元，用于存放可读写的数据。为了与外部扩展的数据存储器相区别，通常称芯片内部的数据存储器为内部数据存储器，简称内部RAM。C程序存储器。8051芯片内部有4KB掩膜ROM用来存放程序和原始数据。通常称之为内部程序存储器或内部ROM。D定时器/计数器。MCS-51共有两个16位的定时器/计数器，以实现定时和计数功能。E并行I/O口。MCS-51共有四个8位的I/O口(即P0、P1、P2和P3)，用以完成数据的并行输入/输出。F串行I/O口。MCS-51有一个全双工串行口，以实现单片机和其他计算机或设备之间的串行数据传送。G中断控制系统。MCS-51共有5个中断源，分高和低两个优先级别。2.2 传感器辅助坐直报警电路下面具体介绍了传感器的结构和工作原理。图2-4的运用原理是：当学生按照国家教委的规定进行学习并且坐得很直的时候，水银滚珠便处于传感器的底端，不与上面的电路连接，即电路断路；当学生没有坐直即弯腰或趴下或后仰时，水银滚珠便向上滑动与其上的导线连接，电路导通，喇叭发音提醒该学生坐直。该设计中的传感器初始时处于竖直状态，即传感器紧贴学生头部，学生做的直则传感器处于竖直状态，传感器断路，整个电路不导通，无报警声音。当学生弯腰或趴下或后仰时，传感器紧贴学生头部且与学生头部竖直方向平行，学生头部歪斜，则传感器随之歪斜，传感器导通，整个电路路导通，报警发声电路工作，发出声音提醒该学生坐直，从而达到保护该学生视力的目的。当Y0输出高电平时，VT1导通，VT1的集电极电压很低，VT2截止，输出高电平，使集成芯片TM801A触发发声。集成芯片TM801A系列语言集成电路，它内储存有各种语言和动物的叫声信号，选用内储有口哨声的芯片MSS0283-53的集成块，它一旦被高电平触发，便立即播出内存的语言信号，经VT3放大后，驱动扬声器B发声。图2-4 坐直电路原理图其中传感器为利用水银滚珠的重力来实现传感器倾斜时滚珠的滚动来达到使电路接通的目的。2.3 8051单片机的中断系统(1)中断概述中断是由硬件驱动或者软件驱动的信号，中断信号使C5416 DSP暂停正在执行的程序，并进入中断服务程序(ISR)。C5416 DSP既支持软件中断也支持硬件中断：由程序指令(INTR、TRAP或RESET)请求的软件中断。由外部物理设备信号请求的硬件中断。当同时有多个硬件中断被触发时，C5416 DSP按照中断优先级别的高低对它们进行服务。(2)中断分类 可屏蔽中断。 非屏蔽中断。(3)中断处理步骤 接收中断请求。 应答中断。 执行中断服务程序(ISR)。(3)中断标志寄存器(IFR)中断标志寄存器是一个存储映射的CPU寄存器，可以识别和清除有效的中断。当一个中断出现时，IFR中的相应的中断标志位置1，直到CPU识别该中断为止。该设计在软件编程中需用到单片机的中断系统和中断指令，具体指令和程序见下章。2.4 光线报警电路该电路分为光敏电阻控制电路和光线发声报警电路。其功能是完成由光敏电阻控制的电路在条件满足时发出脉冲，该脉冲作用于8051单片机的P1.0口，通过检测p1.0口是否为高电平，由中断控制利用P1.1口给出满足发声电路需要的脉冲，再由发声电路发出声音提醒学生光线太暗了，需要调节光的亮度，进而达到保护学生视力的目的!2.4.1 光敏电阻控制电路图2-5 光敏控制电路原理图图2-5是光敏控制电路原理图。当光敏电阻受到较强的光照照射时，光敏电阻阻值低于百欧姆级时，三极管B极电压较低，三极管截止，输出端输出高电平，为模拟信号，经1/4LM339（四电压比较器，用其中的一个即可）转换成数字信号然后经反相器传给单片机，此时，传过去的信号为低电平，即光线正常时输出信号为低电平；当光敏电阻受到较弱的光照照射时，光敏电阻阻值为无穷大，三极管B极电压很大，三极管导通，输出电压为Vce=0.7v，为低电平，经比较器输出为零，再经反相器作用后输出为1，即光线较暗淡时，总的输出电压为高电平即1。图2-5 LM339的结构图图2-5为LM339的结构图。其中LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器，该电压比较器的特点是：(1)失调电压小，典型值为2mV；(2)电源电压范围宽，单电源为2-36V，双电源电压为1V-18V；(3)对比较信号源的内阻限制较宽；(4)共模范围很大，为0(Ucc-1.5V)Vo；(5)差动输入电压范围较大，大到可以等于电源电压；(6)输出端电位可灵活方便地选用。LM339集成块采用C-14型封装，图2-5为LM339原理图的外型及管脚排列。由于LM339使用灵活，应用广泛，所以世界上各大IC生产厂、公司竟相推出自己的四相比较器，如IR2339、ANI339、SF339等，它们的参数基本一致，可互换使用。2.4.2 光线发声报警电路图2-6 光线报警发声电路原理图如图2-6光线报警发声电路原理图中所示，IC2采用COMS大规模语音集成电路KD-56028，它内储有“请注意近视，快把灯光调亮”的语音信号。当有高电平信号加至其TG端时，它随即播出内存的语音信号，经VT1，VT2放大后，驱动扬声器B发出该提醒语句，同时，LED1闪烁发光。使用本提醒器时，合上开关SB，则CD4060在加上电源的同时，也通过C1，R1微分网络对器件进行了计数清零(有微分正脉冲加至复位端R)。调节R4时，若嫌Q12的输出定时15min过长，也可从CD4060的Q9端引出分频脉冲，使脉冲周期为112.5s。调准Q9后，Q12，Q13，Q14将分别输出15，30，60min的定时脉冲。供电电源采用6F22型6V叠层电池。KD-56028的工作电压为2.45V，为保证其使用安全，在供电通路上串接了两只1N4001二极管，用以降低使用电压。R采用RTX-1/8W型碳膜电阻器；R4选用WH7型微调电位器； VT1，VT2分别选用9013（NPN）和9012（PNP型）晶体三极管；要求h>=100；B采用YD57-2型电动式扬声器。2.5 定时报警电路定时报警电路分为单片机控制电路和定时器报警发声电路。它主要通过单片机的定时计数功能完成定时45分钟并使报警电路发出报警声，用以提醒学生休息！8051单片机内有两个可编程的定时器/计数器，满足诸如对外部脉冲进行记数，产生精确的定时时间，作串行口的波特发生器等功能的需要。它们具有两种工作模式(计数器模式和定时器模式)及4种工作方式(方式0，方式1，方式2，方式3)。其控制字均在相应的特殊功能寄存器中，通过对它的特殊功能寄存器的编制，可以方便的选择适当的工作模式和工作方式。当定时器/计数器为定时工作方式时，计数器的加1信号由振荡器的12分频信号产生，即每过一个机器周期，计数器加1，直至计数满溢出为止。显然，定时器的定时时间与系统的振荡频率有关。因一个机器周期等于12个振荡周期，所以计数频率fcount=1/12osc。如果晶振为12MHz，则计数周期为：T=1/（12106）Hz1/12=1s这是最短的定时周期。若要延长定时时间，则需要改变定时器的初值，并要适当选择定时器的长度(如8位、13位、16位等)。当定时器/计数器为计数工作方式时，通过引脚T0和T1对外部信号计数，外部脉冲的下降沿将触发计数。计数器在每个机器周期的S5P2期间采样引脚输入电平。若一个机器周期采样值为1，下一个机器周期采样值为0，则计数器加1。此后的机器周期S3P1期间，新的计数值装入计数器。所以检测一个由1至0的跳变需要两个机器周期，故外部事年的最高计数频率为振荡频率的1/24。例如，如果选用12MHz晶振，则最高计数频率为0.5MHz。虽然对外部输入信号的占空比无特殊要求，但为了确保某给定电平在变化前至少被采样一次，外部计数脉冲的高电平与低电平保持时间均需在一个机器周期以上。工作方式控制寄存器TMOD用于控制定时器/计数器的工作模式及工作方式，它的字节地址为89H。定时器/计数器的两个作用是用来精确的模拟一段时间间隔(作定时器用)或累计外部输入的脉冲个数(作计数器用)。当作定时器用时，在其输入端输入周期固定的脉冲个数，即可计算出所定时间的长度。当8051内部的定时器/计数器被选定为定时器工作模式时，记数输入信号是内部时钟脉冲，每个机器周期产生一个脉冲使计数器增1，因此，定时器/计数器的输入脉冲和机器周期一样，为时钟频率的1/12。本设计采用的时钟周期为6MHz，记数速度为500KHz，输入脉冲的时间间隔为0.5秒。2.5.1 单片机控制电路单片机控制电路由8051单片机的P3.4和P3.5即T0和T1定时/计数器通过单片机的汇编语言来实现！定时时间为50分钟，其计时初值可计算如下：50*60=3000s=30000*100ms100ms用T0定时设置T0工作方式1，30000次用T2计数，设T2工作方式为11。T0的定时初值为：216-100ms/2us=15536=C3B0H；T1的计数初值为65536-30000=35536=8AD0H其中T0为定时器，T1为计数器，定时器T0定时100ms后，计数器T1计数一次，此时，定时器T0进行中断服务程序ZDT0进行定时器T0循环定时进入下一个定时周期，当满足又一次定时满100ms时，再由计数器T1计数一次，如此循环下去，直到满足计数器T1计数30000次，计数器T1进入中断服务程序ZDT1，其功能是使单片机的P3.0引脚发送一个脉冲触发定时报警发声电路，由定时报警发声电路发出报警信号，使学生意识到已经学习了45分钟了，需要休息一下，进而达到保护学生视力的目的。此时，学生应关闭视力保护器电源，休息后在开启电源以进行节能。开启电源后，定时器T0和计数器T1进行到下一循环，对定时器进行赋值，T0定时，T计数，再进行报警。定时用的汇编语言程序见附录。2.5.2定时器报警发声电路图2-7 定时器报警发声原理图图2-7为定时器报警发声原理图。如图2-7所示，利用单片机的定时功能通过P3.3产生一个振荡脉冲方波，该脉冲加至VT6的的基极，在脉冲为高电平期间导通，为IC2提供了工作电压源。IC2采用语音集成电路HFC5219，它内存有“时间到了请休息”的语音信号，采用电平、不保持触发方式，一旦得电平触发，便迅速播出内存的语声信号，并经由VT5，VT3组成的复合级放大器放大，驱动扬声器B发出告诫声，同时，LED点亮发光。电路采用4.5V电池供电。LH-169A的工作电压为2.45V。M可采用3（mm）*40（mm）的铜或铁板(片)，焊上带有隔离皮的导线后连至电路板上的C1的一端，导线的外皮与电源地相连，如图2-7所示。VT3、VT5分别采用小功率三极管9013，9012，要求h>=100；LED采用5mm高亮度红色发光二极管；R2、R3采用RTX-1/8W型碳膜电阻器； B选用YD57-1型电动式扬声器。3 开发系统软件设计由于简单的程序可以用汇编明显提高执行速度，但在大型程序开发时，需要考虑多方面因素，工程开发周期等需要合理选择编程语言，所以本文主要采用单片机汇编语言来完成软件设计和程序代码的编写，程序简单易懂，可执行性强。3.1 关于本系统的开发软件简介Keil Software 的8051开发工具提供以下程序，你可以用它们来编译你的C源码，汇编你的汇编源程序，连接和重定位你的目标文件和库文件，创建HEX文件，调试你的目标程序。(1)Windows应用程序uVision2是一个集成开发环境，它把项目管理，源代码编辑，程序调试等集成到一个功能强大的环境中。(2)C51美国标准优化C交叉编译器从你的C源代码产生可重定位的目标文件。(3)A51宏汇编器从你的8051汇编源代码产生可重定位的目标文件。(4)BL51连接/重定位器组合你的由C51和A51产生的可重定位的目标文件，生成绝对目标文件。(5)LIB51库管理器组合你的目标文件，生成可以被连接器使用的库文件。(6)OH51目标文件到HEX格式的转换器从绝对目标文件创建Intel HEX 格式的文件。(7)RTX-51实时操作系统简化了复杂和对时间要求敏感的软件项目。uVision2 集成开发环境集成了一个项目管理器，一个功能丰富、有错误提示的编辑器，以及设置选项，生成工具，在线帮助。利用uVision2创建你的源代码并把它们组织到一个能确定你的目标应用的项目中去。uVision2自动编译，汇编，连接你的嵌入式应用，并为你的开发提供一个单一的焦点。源代码由uVision2 IDE创建，并被C51编译或A51汇编。编译器和汇编器从源代码生成可重定位的目标文件。Keil C51编译器完全遵照ANSI C语言标准，支持C语言的所有标准特性。另外，直接支持8051结构的几个特性被添加到里面。Keil A51宏汇编器支持8051及其派生系列的全部指令集。LIB51库管理器允许你从由编译器或汇编器生成的目标文件创建目标库。库是一种被特别地组织过并在以后可以被连接重用的对象模块。当连接器处理一个库时，仅仅那些被使用的目标模块才被真正使用。它们是为专业开发人员而设计的，但所有层次的编程人员都可以用它们来获得8051微控制器的绝大部分应用。3.2 Keil Software安装及辅助单片机设计的方法概述以下是Keil Software安装的步骤：1阅读与你试图完成的工作或任务相关的章节。2确定你所用的是最新的版本，到www.keil.com核对升级内容以确定你使用的是最新版本。3分析所发现的问题，确定它是汇编器的问题，还是编译器，连接器，库管理器或其他的开发工具的问题。4进一步通过减少你的代码到几行使问题更明确。当你使用Keil Software工具时，你的项目开发流程和其它软件开发项目的流程极其相似。以下是Keil Software使用时的步骤：1创建一个项目，从器件库中选择目标器件，配置工具设置。2用C语言或汇编语言创建源程序。3用项目管理器生成你的应用。4修改源程序中的错误。5测试，连接应用。图3-1为系统开发流程图，如图所示，一个完整的8051工具集的框图可以最好地表述此开发流程。每一个组件在下面详细描述。图3-1 开发流程图3.3 系统软件设计软件采用Keil Software，使用单片机汇编语言。因为汇编可以完成有些C语言完成不了的操作。程序中对时间要求苛刻的部分可以用内嵌汇编来重写，以促进速度上的显著提高。但是，开发和测试汇编代码是一件辛苦的工作，它将花费更长的时间，因而要慎重选择要用汇编的部分。一个合格的程序员应该是写出高质量标准化程序。主程序的流程图如图3-2所示，采用模块的方法设计，先规划出各功能子模块，然后各个击破，这也是软件开发的方式，可以由简入难，比较符合人的思维习惯。图3-3使定时器T0的中断程序流程图，图3-4使计数器T1终端服务流程图，其程序设计原理如下：单片机控制电路由8051单片机的P3.4和P3.5即T0和T1定时/计数器通过单片机的汇编语言来实现！定时时间为45分钟，其计时初值可计算如下：50*60=3000s=30000*100ms100ms用T0定时设置T0工作方式1，30000次用T2计数，设T2工作方式为11。T0的定时初值为：216-100ms/2us=15536=C3B0H；T1的计数初值为65536-30000=35536=8AD0H其中T0为定时器，T1为计数器，定时器T0定时100ms后，计数器T1计数一次，此时，定时器T0进行中断服务程序ZDT0进行定时器T0循环定时进入下一个定时周期，当满足又一次定时满100ms时，再由计数器T1计数一次，如此循环下去，直到满足计数器T1计数30000次，计数器T1进入中断服务程序ZDT1，其功能是使单片机的P3.0引脚发送一个脉冲触发定时报警发声电路，由定时报警发声电路发出报警信号，使学生意识到已经学习了45分钟了，需要休息一下，进而达到保护学生视力的目的。此时，学生应关闭视力保护器电源，休息后在开启电源以进行节能。开启电源后，定时器T0和计数器T1进行到下一循环，对定时器进行赋值，T0定时，T计数，再进行报警。图3-2 程序流程图图3-3 T0中断程序流程图图3-4 T1中断程序流程图3.4 主要程序介绍本设计采用汇编语言编写。汇编语言比机器语言易于读写、调试和修改，同时具有机器语言全部优点。汇编语言的特点：1面向机器的低级语言，通常是为特定的计算机或系列计算机专门设计的。2保持了机器语言的优点，具有直接和简捷的特点。3可有效地访问、控制计算机的各种硬件设备，如磁盘、存储器、CPU、I/O端口等。4目标代码简短，占用内存少，执行速度快，是高效的程序设计语言。5经常与高级语言配合使用，应用十分广泛。采用汇编语言编程与采用高级语言编程相比，有以下优点：(1)助记符指令和机器指令一一对应，所以用汇编语言编写的程序效率高，占用内存单元和CPU少，执行速度快。(2)可直接调用访问存储器，输入/输出接口以及扩展的各种芯片，也可以直接处理中断，因此，它能直接管理和控制硬件设备。(3) 能准确的掌握指令的执行时间，适用于实时控制系统。程序设计，就是用计算机所能接受的形式把解决问题的步骤描述出来。简单的说，程序设计就是编制计算机程序。汇编语言程序设计就是采用汇编指令来编写计算机程序，对应用中需要使用的寄存器，存储单元，I/O端口等要先做出具体安排。主要设计步骤为：(1)根据设计要求计算出各个元件的初值，并通过汇编语言设定初值。(2)启动各个元器件。(3)检测各个元器件的信号，看是否满足条件。(4)根据条件是否得到满足执行各自的中断程序，触发报警发声电路。各个主要程序段介绍如下：1设计要求满足定时50分钟后报警，其初值计算如下：50min*60=3000s=30000*100ms100ms用T0定时设置T0工作方式1，30000次用T2计数，设T2工作方式为11。T0的定时初值为：216-100ms/2us=15536=C3B0H；T1的计数初值为65536-30000=35536=8AD0H2赋值程序为：MOV TMOD,#51H MOV THO,#0C3H MOV TL0,#0B0H MOV TH1,#8AH MOV TL1,#0D0H3五十分钟的定时程序为：WAIT： CLR P1.1LOPP： JNB P1.0,LOOP SETB P1.1 MOV R2,#250DELAY： NOP NOP DJNZ R2,DELAY CLR P1.1 JMP WAIT4中断程序的简要介绍：ZDT0: MOV THO,#0C3H MOV TL0,#0B0H MOV C,TF0 MOV P3.5,C CPL C MOV P3.5,C RETI以上代码为T0中断处理程序。当T0中断条件满足时执行以上程序。ZDT1：MOV TH1,#8AH MOV TL1,#0D0H SETB P3.3 MOV R2,#200 NOP NOP DJNZ R2,DELAY CLR P3.3 RETI以上代码为T1中断处理程序。当T1中断条件满足时执行以上程序。结论与谢辞本次毕业设计硬件上完成了一个8051单片机的单通道语音信号处理平台的设计，并在此平台上用单片机汇编语言进行软件设计，经过测试，基本满足设计目标，可以完成各项基本功能。本系开发空间大，接口方便，使用灵活，便于用户扩展功能。当然，由于时间关系，本次设计的系统也有某些不太完善的地方，如光敏电阻的使用，也不能实现调节光度和压缩浪费大量空间，有待进一步改善。在系统的开发过程中遇到不少困难，整个过程当中严格按照“发现问题分析问题解决问题”的思想解决问题，经过长时间认真刻苦调试和老师、同学的帮助，一一得到解决。由于单片机的很多参考文献属于英文资料，对系统的开发也造成了很大的困难，也提高了自身的英语阅读能力。通过本次设计，本人在接受新知识的能力、自学能力上得到了很好的锻炼，为即将踏上工作岗位奠定了良好的基础。本文探索并实现了多功能视力保护器设计的完整过程。，该系统具有很高的使用价值，很好地达到了设计的目的；本文创新点：1发展了利用单片机设计视力保护器的思想，增加了单片机在现实生活中的应用。利用光敏电阻电路产生脉冲，通过辅助坐直传感器帮组学生坐直进而校正其视力，简单方便且不会产生系统稳定性方面的问题。2尽可能发挥系统优势，可以方便向其他功能扩展，也就是利用平台优势可以衍生更多功能。参考文献1孙育才MCS-51系列单片微型计算机及其应用M南京：东南大学出版社，20042王卫东模拟电子电路基础M西安：西安电子科技大学出版社，2003.3家庭电子杂志社家庭电子1998年合订本19994康华光电子技术基础模拟部分北京：高等教育出版社，20055康华光电子技术基础数字部分北京：高等教育出版社，20056电子线路设计实验测试