一种单片机控制的坐姿矫正系统

丁丽慧 贺光旭 姚依铭 王玉珏 杨庚浩 邸国辉

摘要：本文研究设计了一种基于单片机的坐姿矫正仪系统，该操作系统以STC89C51芯片为核心的主控制器，结合LCD1602液晶显示屏、DS18B20传感器、超声波模块、数模转换芯片对人体坐姿进行实时监控，通过此设计以达到人们对于坐姿改变的需求。

关键词：单片机;坐姿矫正;传感器

1概述

坐姿不正确会引发各种健康问题，坐姿不良是诱发青少年近视的一个原因。

本文提出了一种坐姿矫正电路设计，依托于对实物的软硬件设计在保证有效功能的作用下，且经济可行的前提下，通过于坐姿矫正器的提醒，使用者会保持良好的生活习惯，只要使用者坐姿不正确，或者环境光线太强，都能够立即发出报警声，直到改变自己的不良行为习惯，报警声自动停止。

2坐姿矫正系统软硬件设计

2.1主电路设计

本矫正系统电路设计总体框图如图1所示，由单片机主控电路，电源电路，测温电路、测距电路、光强检测电路、按键显示和报警电路部分等组成。坐姿矫正器主要由STC89C51芯片、LCD1602的液晶顯示模块、超声波控制模块、DS18B20温度数据采集控制模块、ADC0832模块、蜂鸣器控制模块、按键控制模块核心部件组合构成。

当灯光太强或者是太弱时，蜂鸣器就会发出响声产生警告提示，按键设定阈值。超声波模块HC-SR04检测头部与桌子之间的距离，测量范围为0.02m〜4m，精度为0.01m。当检测距离小于预设值时，蜂鸣器会报警提示。该系统总设计原理以及结构如图2所示：

2.2超声波检测与光线检测电路

该系统的超声模块使用HC-SR04模块，该模块性能稳定，测量结果精度高，盲区较小。产品功能适用范围：工业机器人安全避障，物体安全检测液位测量仪表安全检测，公共安全，停车场安全监控。

光敏检测控制电路主要由光敏电阻，1k色环电阻和和ADC0832模数转换模块三部分组成。

2.3显示电路

显示控制电路主要采用LCD1602作为显示屏，LCD1602液晶显示器是一种广泛使用的字符液晶数字显示器。 它由字符液晶显示器（LCD），主控制驱动电路HD44780及其扩展驱动电路HD44100以及组装在PCB板上的少量电阻器，电容性组件和结构部件组成。

3 系统软件设计

本系统程序采用C语言编写，该系统的主程序包括超声模块驱动程序，LCD1602屏幕驱动程序，AD转换程序，定时警报程序等，图3主程序流程。

4结论

本文设计的坐姿矫正系统小巧，轻便，易于携带，以STC89C51芯片作为主控制器。经实验测试表明，该系统可以对人体坐姿进行实时检测，监测头部与书桌之间的距离以及周围环境光线强弱，用眼时间占比。保持良好坐姿习惯，减少不良坐姿对人体的危害。

参考文献

[1]周思跃.单片机原理、实验和接口教程[M].清华大学出版社，2017.

[2]徐爱钧，徐阳.单片机原理及应用[M].机械工业出版社，2013.

[3]高惠芳.单片机原理及应用[M].电子工业出版社，2020

[4]王云.51单片机C语言程序设计教程[M].人民邮电出版社，2018

基金项目：黑龙江八一农垦大学创新创业训练计划项目（XC2020002）

通讯作者： 邸国辉（1979-）男，黑龙江大庆，硕士，副教授，研究方向：农业信息处理