一种防近视用光电提醒器的制作方法

本发明涉及光电技术领域，具体的涉及一种防近视用光电提醒器。

背景技术：

我国近视发病率居世界前两位，人数居世界之首，其中近视是由于环境因素不良造成的，而环境因素是可以通过改善用眼环境和注意养成良好的用眼习惯来加强对近视的预防，面对升学压力，我国青少年不得不长时间伏案作业，而且在当今的信息化时代，电脑也是青少年汲取知识和休闲娱乐一个必不可少的途径。青少年在面对书本、作业本、电脑屏幕、平板屏幕时，往往由于太过专心而无法持久保持合理的用眼距离，造成长时间近距离用眼，极易造成视觉疲劳，引发近视眼病。而青少年的自控能力往往较差，在不合理用眼状态时，一般都需要有家长或者老师提醒，但家长和老师不可能一直陪在身边，因此如果有一个能够自动提醒我们用眼距离过近，发出近视警报的装置，可以促使我们养成端正坐姿的习惯，严格保持良好的用眼距离，起到预防近视的作用。目前市场上的老式防近视产品存在防近视支架的方便性比较差、带耳朵内的感应器有碍听觉等诸多问题，佩戴在颈部的防近视器需要保持苛刻的姿势条件，而现有的防近视笔存在握笔姿势的不同而影响使用效果，且只能适应在操作人员在写作的环境下，实用性能单一，使用效果差，不利于长期使用。

针对上述问题，专利号为ZL201310361902.3的发明专利公开了一种基于红外测距传感器的防近视提醒器，该发明通过固定装置将内置有红外测距传感器的本体固定，通过调节装置调节本体与使用者之间存在的角度和距离，通过连接部对红外测距传感器供电，当红外测距传感器检测到本体与使用者之间的距离小于规定的距离时，报警装置发出报警信号来提醒使用者，以此避免了因距离过短对眼睛产生的影响。

上述发明仍存在不足之处：结构固定且较为复杂；监测准确度不够高，性能不够稳定；且工作过程中，红外光一直照射在使用者头部，而红外光对人体有热效应、非热效应和积累效应的危害。

技术实现要素：

1.要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题在于提供一种检测精度高，性能稳定，可进行二次开发的防近视用光电提醒器。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采取如下技术方案：

一种防近视用光电提醒器，其特征在于：包括依次电性连接的发射模块、接收电路及控制报警模块，其中，所述发射模块包括多谐振荡电路和发射电路，发射电路包括多组并联的红外发射器，多谐振荡电路与发射电路电性连接，驱动红外发射器按所需发出一定的红外光；所述接收电路包括多组串联的红外接收二极管，红外接收二极管与红外发射器一一对应水平设置；所述控制报警模块包括复位电路、时钟振荡电路、主控制器及声光报警电路，复位电路、时钟振荡电路均与主控制器的输入端连接，主控制器的输出端与声光报警电路连接，所述声光报警电路包括扬声器和指示灯。

优选地，所述多谐振荡电路主要由555定时器构成，所述主控制器为单片机。

优选地，所述多谐振荡电路的工作频率为38kHz，所述主控制器为MCS-51单片机。

优选地，所述555定时器通过滤波放大电路与红外发射器连接，所述红外接收二极管通过滤波放大整流电路与单片机的接收引脚相连。

优选地，所述扬声器为蜂鸣器，所述指示灯为LED显示灯。

优选地，所述LED显示灯包括两种不同颜色的LED显示灯。

3.有益效果

(1)本发明利用了红外线的隐蔽性、灵敏度较高的特点。装置安放在读者左右两端，红外接收二极管与红外发射器一一对应水平设置，红外光束位于使用者头部与桌面之间，在使用者坐姿正确时不会接触红外光，装置工作过程中人体极短时间接触红外光，有利于维持人体健康；左端为发射电路，右端为接收电路，也可以在两端同时安装发射与接收电路，安装高度根据用户的年龄和喜好可调。

(2)本发明利用多点信号检测可以保证装置的工作精度和准确性。装置设有多个监测点，每个监测点都采用多光束监测，正常工作时各个测量点的光线正常发射与接收，声光报警电路点亮一种LED显示正常检测；当使用者的坐姿不正确时，多个测光点中至少有一个会检测不到光照，这样接收电路将会输出一个信号给主控制器，为了提高装置的准确性，当多组监测点有两组或两组以上给出信号时，声光报警电路才进入工作状态：另一种LED将会点亮并且蜂鸣器会发出类似于警笛的报警声。报警系统设置了两套系统，可以根据用户要求来安装。

本发明检测精度高，性能稳定；结构灵活，可进行二次开发以满足个性化的需求。

附图说明

图1为本发明的系统结构框图；

图2为本发明应用时的红外发射接收示意图；

图3为实施例中多谐振荡电路的电路图；

图4为实施例中发射电路的电路图；

图5为实施例中接收电路的电路图；

图6为控制报警模块的程序流程图；

图7为控制报警模块的仿真图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例

如图1及图2，一种防近视用光电提醒器，其特征在于：包括依次电性连接的发射模块、接收电路3及控制报警模块，其中，所述发射模块包括多谐振荡电路1和发射电路2，发射电路2包括三组并联的红外发射器，多谐振荡电路1与发射电路2电性连接，驱动红外发射器按所需发出一定的红外光；所述接收电路3包括三组串联的红外接收二极管，红外接收二极管与红外发射器一一对应水平设置；所述控制报警模块包括复位电路4、时钟振荡电路5、主控制器6及声光报警电路7，复位电路4、时钟振荡电路5均与主控制器6的输入端连接，时钟振荡电路5将会给单片机提供时钟振荡信号，复位电路4作用是将整个电路系统重置工作，这里也可以作为系统复位状态键来使用。主控制器6的输出端与声光报警电路7连接，所述声光报警电路7包括扬声器和指示灯。

在本实施例中，所述多谐振荡电路1主要由555定时器构成，可得到较好的传输距离和稳定可靠的性能；所述主控制器6为单片机。

在本实施例中，所述多谐振荡电路1的工作频率为38kHz，使红外发射器的工作频率为最适工作频率，进而可得到较好的传输距离和安全稳定可靠的性能。所述主控制器6为MCS-51单片机。

在本实施例中，所述555定时器通过滤波放大电路与红外发射器连接，可加强红外发射器的发射功率；所述红外接收二极管通过滤波放大整流电路与单片机的接收引脚相连，可尽可能的提高电路的稳定性和准确性。

在本实施例中，所述扬声器为蜂鸣器，所述指示灯为LED显示灯。

在本实施例中，所述LED显示灯包括两种不同颜色的LED显示灯，分别为绿色和红色。

如图3和图4，发射电路2的驱动信号由555定时器构成的多谐振荡电路1驱动，再通过三极管组成的放大电路将振荡信号进行放大，以此来加强红外发射器的发射功率。

如图5，接收电路3利用两级三极管放大电路对接收信号进行放大，同时用电容进行滤波，以保证所接收到的信号足够精确。通过接收电路3的滤波和整流后可将接收信号转变成控制电压信号。

如图6和图7，在接收电路3正常工作时，每个检测点都会正常的接收到红外线，接收电路3则会发出一个低电平信号给主控制器6，声光报警电路7处于正常的检测状态：绿色LED将会点亮。当用户的坐姿因为前倾发生变化时，多束测光点当中至少有一个因为用户的遮挡接收不到红外光线，此时接收电路3将会发出一个高电平信号，当三组监测点中至少有两组发出高电平信号时，声光报警电路7工作：红色LED将会点亮并且蜂鸣器会发出类似于警笛的报警声。

如图7，对控制报警模块进行仿真实验：

这里进行的仿真利用按键模拟控制所接收到的光电信号，正常工作时绿色LED灯点亮，读者可以根据工作灯的指示状态确定装置是否正常的工作。当读者越过控制距离时，相当于按键按下，这时P1.7引脚会接收到一个高电平信号，当三组监测装置中至少有两组都接受到高电平信号时，检测程序将会根据程序要求执行，这里将第一次调用子程序产生高低电平持续90us的方波信号，共执行100个周期后又将进入第二个子程序当中，如前一样这时会产生高低电平持续120us的方波信号，这时蜂鸣器和LED显示灯会给出报警信号，通过P1.5、P1.6、P1.7口接收信号，P2.0、P2.1口对发声报警装置进行控制以此来给出报警提醒。

报警系统中设置了延时程序，当有人阻断了光栅区时，报警电路不会马上工作而是在延时大约5秒后再次进行信号采样，如果确定无误的确是读者头部过低，那么报警电路将会报警。当因为一些意外的情况阻断光栅区时系统也不会无休止的报警下去，这里设置了2000次的报警提醒，若不能在此期间关闭报警器，那么系统将会进入休眠状态，用户在下次重启装置后将会再次工作。

如图7所示，无源压电式蜂鸣器的正极接到三极管的集电极C上面，蜂鸣器的负极接地，通过单片机P2.0口输出脉冲波形将会驱动蜂鸣器发声，这里的Q1管是对电压进行放大以此来更好的驱动蜂鸣器发声，那么通过改变输出波形的脉宽即可改变蜂鸣器发出不同频率的声音。

从图7中可以看出这里用三个按键代替三个监测点所监测的信号，当电路正常工作时P1.5、P1.6、P1.7三个脚都为低电平，在任意一个监测点监测到报警信号时，那么对应的引脚将会变为高电平。当有两组以上的接收到高电平时将会给出报警信号，进一步提高装置工作的准确性。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求范围内。