學(xué)生書寫姿勢提醒電路的設(shè)計及制作

汪國珍　施秀清　姚江橋　周繼承

【摘 要】在學(xué)校的學(xué)習(xí)生活已經(jīng)成為了預(yù)防近視的盲區(qū)，老師不可能監(jiān)督到每一位孩子，基于傳統(tǒng)矯正器比較笨重，安裝麻煩，且很多家長反映學(xué)校不允許安裝傳統(tǒng)的矯正器，針對這種情況，我們通過設(shè)計制作成在輕巧可佩戴下具有震動提醒和提示音等功能的新款坐姿矯正器。本坐姿矯正器以微控制機為核心單元，再由蜂鳴器模塊、震動模塊、定時器模塊等構(gòu)成。本作品結(jié)合現(xiàn)下智能穿戴潮流，有效幫助孩子矯正坐姿，預(yù)防近視，讓孩子終生受益。

【關(guān)鍵詞】智能穿戴；坐姿矯正；提示音

【Abstract】Study and life at school has become a blind spot of preventing short-sightedness，teachers can't supervise to each student. Traditional orthotics is heavy ，and it's troublesome to install them. Furthermore，many parents said that their children are not allowed to use the traditional orthotics at school. According to this situation， we have disigned a new sitting posture orthotics，which was light and wearable， integrates vibration alere and prompt function.The orthotics take Micro Control machine as the central unit， and configured with the buzzer module， vebration module， timer module and other components. Keep up with the trend of smart wear， this production provides a effective method to help children to correct sitting posture and prevent myopia，benefits all their life.

【Key words】Smart wear； Sitting posture corrective； Warning tone

0 引言

智能穿戴設(shè)備探索人和科技的全新的交互方式，極大地改變現(xiàn)代人的生活方式。但目前智能穿戴設(shè)備應(yīng)用于預(yù)防近視相對較少。在北京大學(xué)中國健康發(fā)展研究中心主任李玲公布的《國民視覺健康報告》中我國有近視患者將近4億，居世界首位，其中在校小學(xué)生近視率為31.67%，在校大學(xué)生近視率高達82.86%，在近視原因中遺傳因素占0.97%，強光損傷占8.5%，疲勞用眼占23.36%，而不良坐姿占67.52%，可見不良坐姿在近視原因中具有主導(dǎo)性，再者，傳統(tǒng)坐姿矯正器比較笨重，受限大，若將智能穿戴應(yīng)用于坐姿矯正，將會受到廣大家長與上班族的青睞，符合了人們和市場的需求。

1 書寫姿勢提醒電路的總體設(shè)計

本作品是可佩戴下具有手動鎖定書寫姿勢，實時檢測并且能夠及時發(fā)出提醒信號等功能的書寫姿勢提醒電路。采用角度傳感器實時監(jiān)控學(xué)生書寫姿勢；當(dāng)超出鎖定的角度范圍時，單片機將控制提醒電路發(fā)出提示的信號；光照強度傳感器實時探測周邊環(huán)境的光照強度，當(dāng)光照強度超出設(shè)定的范圍時，單片機將控制提醒電路發(fā)出提示的信號；當(dāng)學(xué)生書寫時間超出設(shè)定的值時，單片機將控制提醒電路發(fā)出提示的信號。實現(xiàn)對學(xué)生書寫姿勢做出科學(xué)的判斷，智能控制，以達到防護學(xué)生近視，降低學(xué)生近視率。該提醒電路的主要功能原理框圖如下圖1所示。

2 硬件設(shè)計

本作品主要由主控、角度傳感器、蜂鳴器、光照強度等模塊構(gòu)成。

2.1 角度傳感器模塊

角度檢測部分采用由MMA7361芯片組成的角度傳感器，通過改傳感器來檢測書寫姿勢的狀態(tài)，該模塊具有高分辨率，抗干擾能力強，操作簡單等特點。

2.2 蜂鳴器模塊

提示部分由S9013三極管和一個蜂鳴器組成。通過輸入一個高或低電平信號，來控制三極管的開和斷狀態(tài)，從而驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出提示音。

2.3 光照強度傳感器模塊

光照強度檢測部分采用BH1750FVI模塊來檢測光照強度，該模塊光譜范圍與人眼相近，寬范圍、高分辨率，可以通過調(diào)節(jié)光學(xué)窗口來減小檢測誤差。

3 軟件設(shè)計

程序用C語言編寫，主程序結(jié)構(gòu)流程如圖3所示：

3 結(jié)束語

從構(gòu)想到實際設(shè)計制作，作品效果良好，有以下功能特色：（1）輕巧可佩戴；（2）坐姿檢測；（3）震動、提示音提醒；（4）室內(nèi)光照強度檢測。

作品以微控制器為核心，兼有輕巧可佩戴、成本低、操作簡單等特點，不僅符合現(xiàn)代可穿戴智能設(shè)備的發(fā)展趨勢，而且滿足學(xué)生及上班族對時尚健康生活的追求。因此，本作品市場空間大，具有很大的推廣價值。

【參考文獻】

[1]何道清，張禾編著.《傳感器與傳感器技術(shù)》（第二版），科學(xué)出版社，2008.6.

[2]郭天祥編著.《51單片機C語言教程》，電子工業(yè)出版社，2009.1.

[3]楊素行編著.《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程》（第三版），高等教育出版社，2006.7.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]