基于STM32的智能視力檢測儀

仝碩 吳正朕 秦楓

摘 要：隨著時代的發(fā)展，近視人數(shù)在增多，所以人們要求可以更加方便的測試視力。傳統(tǒng)的視力檢測方法需要醫(yī)護人員參與到檢測過程中，對于測試者及其不方便。本文提出了一種基于STM32F103c8t6單片機的視力測試儀的設計方案，軟件采用 C 語言編程， 顯示部分采用串口屏顯示， 以國際標準視力表“E”字為視標，每次隨機顯示一個字符。因此本系統(tǒng)可以進行自我視力檢測，且本產(chǎn)品使用方便，成本低，具有較大優(yōu)勢。

關鍵詞：單片機；視力檢測儀；串口屏

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.125

1 引言

視力，常用視角分辨率來表示，指的是人眼辨別細節(jié)的能力。而視力的檢測又常用視力表來檢測，當今世界視力表有很多種，目前我國常用的視力表是用“E”字作視標。本文提出了一種基于STM32C8T6單片機的視力檢測儀的設計方案，該檢測儀以單片機為控制核心，串口屏為顯示手段，語音播報為提示手段，可進行自我視力檢測.

2 硬件設計

本設計硬件由單片機主控模塊、串口觸摸屏、藍牙模塊和鍵盤輸入模塊、語音合成模塊構成，硬件結構圖如圖1所示。單片機CPU控制語音合成模塊發(fā)出“開始測試”聲音，引導測試者進行視力檢測；測試者只需將視標開口方向的判斷情況通過鍵盤輸入即可；單片機對輸入按鍵值進行判斷是否正確，同時發(fā)出語音提示，最后通過發(fā)送語音告訴測試者視力情況。

2.1 單片機模塊

單片機主控模塊使用STM32單片機，他具有性能好、功耗低和成本低的優(yōu)點，其程序存儲器容量是64KB，單片機主要完成串口屏控制，語音合成控制以及結果判決等過程，串口屏通過藍牙與單片機串口連接，用于接收單片機的指令傳輸。

2.2 液晶顯示模塊

串口屏是指帶微處理器的液晶屏，它包括處理器、LCD液晶顯示屏和其他部分。它接收單片機UART串口發(fā)送過來的指令，完成在液晶屏上顯示漢字圖案的操作。本系統(tǒng)使用的是淘晶馳串口屏，可以使單片機對液晶屏的控制變得更加簡單，讓普通的單片機可以驅動復雜的圖像處理。

2.3 無線通信模塊

藍牙是一種支持設備短距離通信的無線電技術。藍牙的標準是IEEE802.15，工作在2.4GHz 頻帶。本系統(tǒng)使用的是藍牙模塊 HC-05，其RXD 接單片機的 PA9端口，TXD 連接單片機的 PA10端，這樣，就可實現(xiàn)藍牙模塊與單片機的串口通信。

2.4 語音合成模塊

本系統(tǒng)使用的是SYN6288語音合成芯片，其支持BIG5、GB2312、GBK和UNICODE 等常見的格式的文本，具有可靠的、清晰的、標準的中文語音合成效果。工作方式是通過單片機向串口發(fā)送文本，然后通過單片機控制該芯片合成語音，具有使用方便，開發(fā)方便的優(yōu)點。

3 軟件設計

采用 Keil5 作為開發(fā)平臺，流程如圖2所示。根據(jù)結構化的思想，軟件可以分為以下模塊：隨機數(shù)模塊、輸入識別模塊、語音合成模塊、視力等級判別模塊.隨機模塊可生成0～3的隨機數(shù)，利用這一隨機數(shù)可控制屏幕顯示圖標，輸入識別模塊用于輸入的鍵值，語音合成模塊用于語音提示體驗者的選擇是否正確。結果判別模塊是將收到的鍵值與單片機存儲的視力表比較，得出視力結果，通過語音播報視力值與近視度數(shù)。

3.1 隨機數(shù)生成模塊

為了避免每次視力測試的”E”圖標的開口具有規(guī)律性，本系統(tǒng)采用了隨機數(shù)去控制每一行中“E”的開口方向，而這隨機數(shù)是由可確定的線性同余函數(shù)通過一個種子產(chǎn)生的，也就是說可以引用頭文件”stalib.h”中的rand（）函數(shù)，即t=rand（）%4，因此這些隨機數(shù)在閉區(qū)間[0，3]之間分布，從而確定了圖標的開口方向。

3.2 輸入識別模塊

本模塊是將鍵值信息傳遞給單片機，本系統(tǒng)共使用了六個按鍵值，按鍵功能如表1所示。

3.3 語音合成模塊

當單片機需要發(fā)出語音的時候，單片機就會向串口UART1發(fā)送需要的中文字符，然后語音合成函數(shù)speech（）就會對其處理，最后發(fā)出語音提示測試者。

3.4 視力等級判別模塊

單片機將獲得的鍵值與程序中的視力表數(shù)組進行對比，采用的算法是，從視力表的首行開始，每次每行隨機取出三個視標，參與者答對的話，flag_correct加1，當flag_correct大于3的時候，就會直接進入下一行測試。當?shù)谝淮纬霈F(xiàn)同一行的答錯次數(shù)大于3次時，則返回上一行進行測試，記錄標志位flag_return為1.在接下來的測試中再次出現(xiàn)答錯次數(shù)大于3次時，記錄標志位flag_return為2，這時輸出結果為當前上行的視力值。

4 結束語

本文設計了一種基于STM32C8T6單片機的智能視力測試儀，相比較古老的、傳統(tǒng)的視力檢驗，可在無專業(yè)人員幫助的情況下，自我進行對視力測試。通過實驗表明本系統(tǒng)對視力大的檢測確實帶來了方便，測試結果也較為準確。不足之處在于，每次通過rand（）函數(shù)取得隨機數(shù)是否是真正的隨機數(shù)，是否會對視力測試結果造成影響。

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作者簡介：仝碩（1996-），男，江蘇徐州人，本科，研究方向：數(shù)控技術。