基于单片机的眼部按摩仪设计-控制系统设计定稿.doc
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1、摘 要为了在一天劳累的工作后,让眼睛能够有充分的休息,让人们消去眼睛疲劳。 本文主要设计一款眼部按摩仪,具有震动以及热敷的功能。主要运用了stc89c52作为控制芯片,控制电机以及电热丝来产生震动和毛巾热敷的效果,本文介绍了设计过程以及各个零部件,护眼仪主要由,最小系统电路、按键开关电路、电机驱动电路、电热丝驱动电路、指示灯电路组成,外部件有提供充电蓄能的锂电池结构、DC升压模块以及7805稳压模块的设计组成,调试电阻丝的温度是此次设计的最大的难题,需要经过不断的调试,才能够得到舒适的温度。在设计过程中需要考虑到电路的电流是否能够达到电机以及电热丝所需要的电流大小,就用到了三极管放大电路来提供
2、足够大的电流来驱动器械,设计完成后的器械使用安全调试,这都是在设计过程中不可缺少的。关键词:单片机、眼部按摩仪、控制系统 Design of Eye Massage Instrument Based on SCM - Control System DesignAbstractIn order to have a full rest after a hard days work, so that people can eliminate eye fatigue.This article mainly designs an eye massage instrument, has the vibra
3、tion and the hot compress function.Mainly use the stc89c52 as control chip, control motor and electric heating wire to produce the effect of vibration and towel hot compress, this paper introduces the design process and the various components, eye instrument is mainly composed of, minimum system cir
4、cuit, button switch circuit, motor drive circuit, heating wire drive circuit, indicator light circuit, external supply lithium battery charging energy storage structure, DC booster module, as well as 7805 voltage regulator module design, debug resistance wire temperature is the biggest problem, the
5、design takes constant debugging, was able to get a comfortable temperature.In the design process, it is necessary to consider whether the current of the circuit can reach the current size required by the motor and electric heating wire. The triode amplifying circuit is used to provide sufficient cur
6、rent to drive the device. The safe debugging of the device after the design is completed is indispensable in the design process.Keywords: SCM、Eye massage Instrument、Control System目 录1.引言11.1产品背景11.2研究的目的和意义22.总控制电路设计32.1单片机的选择32.1.1单片机的简介32.1.2 STC89C52的管脚信息32.2晶振电路42.3复位电路42.4按键控制模块52.5启停指示灯模块62.5.
7、2 LED灯的原理及运用62.5.3发光二极管的特点72.6震动电机模块82.6.1 NPN三极管的选择82.6.2振动电机的选择92.6.3 振动电机的特点与应用102.7热敷恒温模块112.7.1发热材料的选择112.7.2铁氟龙发热线的技术参数123.可充电模块设计133.1电池的选择133.2 DC升压片的选择143.2.1 DC升压片的简单介绍及原理143.3稳压模块7805153.3.1 7805三端稳压器的介绍163.3.2 7805三端稳压器的原理163.3.3 LM7805的重要性183.4 USB充电保护模块183.4.1 micro接口模块的特点193.4.2 micro
8、 接口模块的产品参数194.电路框架与焊接204.1电子元件的焊接204.2总设计框架215.控制程序的设计225.1 Proteus的简介225.2 keil uVsion 的简介225.3程序框架245.4单片机开发板和烧录255.4.1开发板功能介绍255.4.2普中 51-单核-A2 开发板模块介绍265.4.3程序的烧录28参考文献33总结35致谢36附录一程序代码37附录二英文文献39附录三英文文献翻译511.引言1.1产品背景眼部按摩仪是在近代的科技水平发展迅猛,各类器械的工艺发展下,智能的机械都能够做的非常精致且便于携带,功能众多以及它的体积也变得越来越小了,塑料模具工艺的诞生
9、让我们许多机械都能够装载在适当的模具当中,计算机软件画图的辅助下,我们更能够实现设计以及创造我们人类生活所运用的工具,随着人们生活的改变,从以前的贫困逐渐到现在的小康社会,人们也更愿意花钱买保健产品,保健器械,现在在各种商场电影院内已经出现了许多自助按摩椅来提供人们歇息,更有许多人愿意花钱购买保健器械,眼部、颈部、背部、足部、小腿、等按摩仪器已经在近几年内陆续出现,相关方面的技术也十分成熟,相关的技术公司也越来越多,慢慢的在市场上站稳了脚,也诞生了相关的技术人员,市场空间很大,在中国甚至于全世界,都用非常多的近视人群,小学生、中小学生、配眼镜的比例居高不下,眼部按摩仪的主要服务人群就是小学生、
10、中小学生、高中生眼睛在发育的过程中过度使用且不做一些调养、按摩、歇息很容易就会导致近视,对于长期工作需要使用电脑的人群来说也是如此,对于眼睛近视的重视程度,我国对中小学生就研究出了一套简单的眼保健操来保护自己的眼睛,市面上也有很多成熟且安全的眼部按摩仪的出现,倘若能够给中小学生每人配备一个,那对于我国近视人群的比例是否能够大幅度的下降呢?人的眼睛到了20几岁将不再加深度数,定型了,家电行业竞争激烈,而按摩保健产品则刚刚兴起,这是一个新兴的市场,对于许多创业者都是十分吃香的。目前的国内外的研究现状已经变得非常成熟先进,所研发的常见的功能有热敷与震动的功能,而比较先进的功能有气压罩、蓝牙音乐、同频
11、震动,还有一些模仿人手功能的气囊挤压功能的,许多品牌技术已经达到了只需要运用一块小小的芯片就能够做出来三种以上的效果,已经可以做到尽可能小的PCB板,小到一块饼干大小,产品越精细它所蕴含的技术含量就越高,密集程度、排版顺序都是重中之重,此类产品的定价在200-800上下,价格越贵所拥有的功能也就越多,技术层面越高。而在200-400左右价格的按摩仪已经拥有了热敷、震动、气压等功能了,可以说是物美价廉,非常适合大众,不管你是国内外公司制造的,你的产品外观、性能、价位、安全才是在市场最具有竞争力的因素,相同的价格你有的功能比别人多,那你的竞争力就大,此类产品,最顶级的价位最高的护眼仪不仅仅是按摩了
12、,而是通过贝茨视力训练法来设计出来的产品,已经不是物理按压的方式去给眼睛做保健了,而是运用微电脑控制3D影像技术,在长筒暗室仓内通过看近看远来锻炼睫状肌,强壮晶状体,从而增强眼轴的调节能力。如果在入睡前、课间、刚做完作业、或者工作后再使用这类护眼仪,那么孩子近视、弱视、远视、斜视的几率就少之又少了。1.2研究的目的和意义眼部按摩仪的目的就是为了服务人们更好地保护自身的眼睛,研究其中所运用的技术科技,能够实现更多的功能,让我们解放双眼,我们在生活中所遇到的压力后,能够得到释放,得到放松,更好的爱护我们的眼睛,在以前贫困的中国,温饱都成了问题,现在的中国已经拥有了资本、实力,能够自行创造出各种器械
13、,研发出了各种技术,有能力、有资本、有技术、有信心可以做出高科技产品,追的上其他科技发达的国家,为了人民生活的更加健康、快乐、幸福、美满,在国家兴起的背景下,技术发展迅猛的前提下,各类保健器械得以出世,这个充满精致的时代,做的东西越小越精致,通过不断地改进,不断地进步,我也想做出一样能够实现服务于人们的科技产品,能够对社会有所贡献,能够看到人们用到我设计的产品,结合现代化的设计理念,做出一个满足于大众的作品,试想一下,在一天的劳动过后,我们洗完澡躺在床上,戴上眼部按摩仪,十几分钟后,得到了舒服的按摩,困意一来便到头就睡,那种舒缓了一整天疲劳的感觉能够使我们明天的工作更加的有效率,如今按摩器械已
14、经在当今社会种扮演着极其重要的角色,是社会进步,国家发展的衍生品,同时也是提高人民生活质量的不可少的因素。如果此类产品没有得到重视和那么多年的发展,那我们的生活的很多地方就没有我们现在那么便利,而此类产品的高精度、高工艺方面,相对于发达国家我们的研究成果、技术深度,还有很长的路要走,目前许多高技术、多功能设计还是依赖于进口仿造,自主研发的不多,这些都是要我们不断努力的去改变的。核心技术的发展和人才的培养都是要经过很多年的努力培养才行的,按摩仪器种所体现的技术其实也是我国发展中的技术,看似一样小玩具,实则内部的技术、制造工艺,模具的工艺,是十分重要的,是我们这个时代不可缺少的技术有,都是国家需要
15、经过一代人的学习、努力、研究所积累的知识库存,在我们这个科技飞速发展的时代,世界第三次信息革命,很明显这是个新的时代,电脑技术的诞生,电子信息的出现这都是这个时代的产物,因此,健康科技产品的市场比以往任何时候都要困难,所以想在这个市场下获得生存,必须要有亮点,性价比、安全性、功能性等特点,国内的保健企业却并未顺利发展,仅仅在中低端发展,无法做到外国的高集成电路板。本课题研究的眼部按摩仪具有震动按摩的功能,按键操控,电热敷、定时关机等作用,这更有助于实现按摩器的集成化,智能化。震动按摩,通过电机让整个结构产生震动,对眼部进行全方位的按摩,会使人体的疲惫得到舒缓,而热敷实则是热疗,热属于一种物理能
16、量中的一种,通过对人体眼部的穴位施加一定的热量,给与经络温暖的气息,使气血通畅,达到了减缓人体疲劳的作用,医学上讲,利用热疗,能够提高细胞组织的能够,增强血液循环。课题设计的意义就是能够给与那些经过一天劳累工作的人一些温暖,眼睛得到保护,让人民的生活更加轻松,能够更好地工作,全心全意为人民服务,给社会带来更多的便利。2.总控制电路设计2.1单片机的选择2.1.1单片机的简介这是一块多功能型的逻辑芯片,它相当于一台计算机,相比于计算机它只差了一些I/O设备,当它出现的时候就为许多领域的学习提供便利。从上世纪90年代开始,单片机就开始被人们熟知,人们也逐步运用实践起来,开发了许许多多的电子产品,在
17、几十年里的实践过程中,它已经积累了非常多的实践方案,开发应用的程度也十分深入了,实现现代许多智能化电子设备的创新与发展,单片机芯片能够将数据即时处理,而且处理的速度非常迅速,单片机拥有着强大的数据处理能力,给与了现代化技术更深层次的,更加高深的技术研究,把以前不可能实现的功能,无法想象的能力,放在现在都能够做到并且还能够在原本的基础上做的更加多的功能。2.1.2 STC89C52的管脚信息此次硬件设计采用STC89C52,如图2.1所示: 图2.1单片机管脚信息2.2晶振电路最重要的是不受到干扰,可靠性能好。晶振电路如图2.2所示 图2.2晶振电路所用到的晶振和电容如下表2.1所示。表2.1元
18、件参数电子元器件名称规格型号数量晶振12M49S1瓷片电容22PF 50V22.3复位电路复位电路就是用于将电路一开始时保持在起始状态的,通过独立按键以及电容、电阻就能够做出来,复位电路的开启的方法有所不同,一般来说有2种,第一种是给电路上电之后单片机自行进行复位操作;第二种是通过按键来进行复位。设计的电路如图2.3所示。 图2.3复位原理图所需要的材料如表2.2所示。表2.2元件参数电子元器件名称规格型号数量电容10uf1电阻10k1按键四脚12.4按键控制模块此课题所设计的按键启停电路如图2.4所示。 图2.4按键控制原理图独立式按键的内部原理如图2.5所示 图2.5独立按键原理图 此次课
19、题采用的是外部中断P3.2,P3.3所对应的电平的输出为1;材料如表2.3所示表2.3元件参数电子元器件名称规格型号数量按键四脚2电阻1K22.5启停指示灯模块此课题所设计的启停指示灯电路如图2.6所示。 图2.6指示灯原理图 2.5.1 LED灯的简介在这次的课题的设计当中,用作指示灯的元器件正是发光二极管,LED灯已经在中国市场上逐渐取代了白炽灯,成为了各家各户的光,成为了人民最常用的灯饰产品,制造材料充沛,所以使得它的价格非常便宜,广受人民的喜爱,而在我国的中山市古镇镇的灯饰行业已经达到了“世界灯饰之都”的称号了,已经拥有了各式各样的灯,已经拥有着世界领先水平的灯饰制造技术,不管是塑料模
20、具成型,电路驱动设计,发光二极管技术,都已经是世界前列的水平了,灯具模具的设计技术已经到达了领先水平。灯饰行业的发展让一个古镇发展成为了接近县级的都市。2.5.2 LED灯的原理及运用LED灯发光的颜色取决于内部材料的不同,取决于化学材料导电发光的材料不同,比如磷化镓、碳化硅、氮化镓等等材料分别能够使发光二级光发出红光、绿光、黄光、蓝光,这就是它发不同颜色光的基本原理。接的正向电压的话,发光二极管就能正常地操作,发出你原本添加的材料类型的光,如果接的反向电压的话,少数电子很难注入和流动,所以一般不发光,发出多强的光跟电能有关系,流过发光二极管的电流有多大,它所产生的光能就能有多大,本次课题所用
21、到的发光二极管如图2.7所示。 图2.7发光二极管 而本文所用到的发光二级光内部构造原理图如图2.8所示 图2.8发光二极管内部构造市面上的这种发光二极管都是这样的构造,正极电流进去的部分是小块的晶片,负极电流进去的部分是大块的晶片,长的引脚接正极,短的就接上负极,再用环树脂包裹起来,而环树脂内部掺和的材料就是让发光二极管发出各种类型的光的关键部分。2.5.3发光二极管的特点对于为什么国家乃至于世界都在使用LED灯,那必然有它可取之处,与传统的灯相比,节能、显色性、响应速度好。节能便是最重要也是最关键最受人们喜欢的特点,安全,就是其第二个非常重要的原因,你想想看以前的灯丝灯泡,开关次数多了,用
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