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自主视力测试仪

专家
2014-03-15 22:09:41    评分

作者:青岛滨海学院 张金贵 王世新 陈国建

指导教师:倪倩 王红梅


  作品简介

       (1)开发背景:目前市场上有种电子视力测试仪,属于一种医学用具,它包括测试图案显示屏、带有移动指示按键或视力标值按键的键盘及将两者连接的控制电路,控制电路由依次连接的键盘输入电路、可编程控制器及输出电路组成。本实用新型将图案显示程序装入可编程控制器中,通过按键发出指令,使其显示不同的大小、方向的标准测试符号,由此可以避免测试过程中的做弊行为。并且本设备使用方便,性能比较稳定,因此智能测视力设备市场比较大,制作工艺不复杂,成本不高,实用上都易于推广。能被市场很快接受,用于实际生活中,来解决生活中人工测视力的不便问题。

  (2)结构说明:自主测试仪的主体部分为表面带有视力表的盒子,内部由IAP15F2K61S2单片机控制电路,使LED灯发光,另有白炽灯可以调节光度。遥控部分为上下左右遥控手柄。

  (3)作品的功能和使用说明: 自主测视力设备是在人们视力测量的应用,主要是在大范围的体检中使用。自主测视力设备是基于单片机设计的,运用程序代码的编写,实现总体的设计的核心。对设备进行简单人性化的操作平台,使被测人无需学习,便可一看便知如何操作。在操作平台上设计“上”、“下”、“左”、“右”的四个方向的摇杆和一个复位开关,对你看到的字符,通过对摇杆的操作,完成选择,先后分别进行左右眼视力的检测。其被侧人的检测结果将立即显示,显示在操作平台的数码管上。测试者的视力结果会在2-10秒内通过语音系统播报出来。

  (4)作品特色:自主测视力设备实现了对测视力的智能化,视力的数字化,并且在大范围的人体视力测试显现了其的优越性。在对人体测视力的时候实现了智能化、自动化。本设备结构构造巧妙,各部分功能区协调性好,体积小、质量轻、耗电低、易操作方便使用者的视力测试,从而节省大量的人力资源,在测量视力的结果上相对人工测量较准确。测试仪如图1所示:

  产品尺寸:长30cm 宽20cm,高80cm


  平台选型说明

  选用开发平台是:IAP15F2K61S2单片机开发板


  设计说明

  1、原理图


  2、设计原理

  自主视力测试仪的硬件系统由电源电路、复位电路、无线遥控控制电路、LED显示电路、语音电路和数码挂显示电路组成。

  智能测视力设备是基于IAP15F2K61S2单片机设计的,运用程序代码的编写,实现总体的设计的核心。对设备进行简单人性化的操作平台,使被测人无需学习,便可一看便知如何操作。在操作平台上设计“上”、“下”、“左”、“右”的四个方向的按键(图3),对你看到的字符,通过对按键的操作,完成选择,先后分别进行左右眼视力的检测。其被侧人的检测结果将立即显示,显示在操作平台的数码管上。测试者的视力结果会在2-10秒内通过语音系统播报出来。

  3 、设计方案

  3.1电源电路

  电源使用了220V的交流家庭用电,通过整流桥将交流电转化成直流电,其中作品灯箱处的灯管使用的220V交流电,其他的芯片都是使用的5V直流电。电路图如图4所示。

  3.2 复位电路

  为了使电路可靠工作,在给电路加电时需要进行Reset动作,以保证清除原有状态,实现初始设置。本设计使用一个电容和电阻实现了简单有效的上电复位功能。其复位原理为:电路未通电前,Reset信号电位为OV。当+5V通电后,电容C3两端压降不能突变,此时Reset为5V高电平。各芯片开始复位。随着时间的推移C1开始充电压由OV充满至5V,充电电流截止,电阻两端压降降为OV,Reset信号变为LOW,芯片结束复位。由于74LS194(移位寄存器)芯片的清零端为低电平有效,它的复位还需要将Reset信号反向。设计者将复位电路得到的高电平脉冲通过一个与非门74LS00变成低电平脉冲,来实现成功复位。

  3.3 无线遥控电路

  无线遥控电路使用的编码芯片PT2272(图4)发出的编码信号由:地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字,解码芯片PT2272接收到信号后,其地址码经过两次比较核对后,VT脚才输出高电平,与此同时相应的数据脚也输出高电平,如果发送端一直按住按键,编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时,PT2272不接通电源,其17脚为低电平,所以315MHz的高频发射电路不工作,当有按键按下时,PT2262得电工作,其第17脚输出经调制的串行数据信号,当17脚为高电平期间315MHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号,当17脚为低平期间315MHz的高频发射电路停止振荡,所以高频发射电路完全收控于PT2272的17脚输出的数字信号,从而对高频电路完成幅度键控(ASK调制)相当于调制度为100%的调幅,如下图:

  3.4 LED显示电路

  LED的引脚的接法为点阵电路,即每行LED的高电平引脚连接在一起接到单片机引脚,每列的低电平引脚连接到一起接到单片机引脚(可使用译码器),形成行列点阵,当电路接通电源的时候,LED显示电路就开始工作了。例如,当单片机给予某列高电平,某行低电平,那么交叉点的LED接通点亮,如下图。

  3.5 程序设计过程

  本设计的程序设计使用C语言进行设计,C语言具有良好的模块化、容易阅读和维护等优点,同时C语言可移植性好且非常普及,C语言编辑器几乎适用于所有的目标系统,已完成的软件项目可以很容易转换到其他的处理器或环境中。

  本设计程序共分5个模块,分别为:按键模块、等级判断模块、LED控制模块、数码管显示模块和主程序模块。以下为各个模块程序的设计流程。

  1、 按键模块

  按键模块采用定时中断查询,判断按键的上下左右属性。在按键程序模块设计中,应注按键延时去抖的设计。主要程序如下:

  2、等级判断模块

  等级判断模块通过判断按键是否正确来判断目前在测试者的视力在哪一等级。首先设置初始等级变量dj=0,为视力表的5.2等级即视力的最好等级,等级一共为13等级,同一等级如果有2次测试对则锁定为这一等级,每一等级最多测试3次,如果有2次错误,那么再测试下一等级。模块返回当前等级。

  流程图如下:

  3、LED控制模块

  LED程序模块,是通过判断是第几等级的第几次按键,来决定哪一个灯亮。

  4、数码管显示模块

  数码管显示模块,采用译码器控制两个数码管的8根控制线,两个数码管使用动态显示,即每隔几毫秒轮换显示两个数码管,使其使用肉眼观看为两个数码管同时显示。

  5、主程序模块

  主程序模块的主要功能是:预置定时中断值、调用按键判断模块、等级判断模块、数码管显示模块、语音模块等。

此文档的相关视频来自:http://v.eepw.com.cn/video/play/id/13514




关键词: 单片机     LED     测试仪    

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