基于物联网的视力检测系统-设计说明书
电子校园网 编号：
CJ-32-2022-101-LW
设计摘要：
本论文介绍了一种基于物联网的视力检测系统的设计与实现。该系统以STM32单片机为核心控制器，结合其他模块构建了完整的视力检测系统，包括中控部分、输入部分和输出部分。中控部分采用了STM32单片机，用于获取输入数据并进行内部处理，控制输出部分的功能。输入部分由WIFI模块、独立按键和供电电路组成，通过独立按键连接WIFI模块，并通过WIFI模块判断视力检测方向。输出部分由TFT显示屏、TTS语音输出模块和蜂鸣器组成，用于展示检测结果、播报结果以及进行报警。该系统的工作流程如下：首先，用户通过独立按键连接WIFI模块，然后通过WIFI模块判断‘E’的方向，以确定视力检测方向。接着，系统将检测结果通过TFT显示屏展示出来，并通过TTS语音输出模块进行语音播报。如果连续两次检测结果下降幅度超过0.5，系统将通过蜂鸣器进行报警。整个系统通过供电电路进行供电。通过该设计，我们成功实现了基于物联网的视力检测系统，并提供了相应的输入和输出功能。该系统具有实时性和准确性，可以帮助用户监测视力状况并及时采取相应的措施。在未来的研究中，我们将进一步完善系统的功能和性能，以提高其在实际应用中的可靠性和实用性。境保护事业做出贡献。
关键词：单片机；WiFi模块；TTS语音播报；TFT显示屏；
字数：9000+
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摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.3 TFT显示屏
3.4 TTS语音播报模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键功能图
4.4 处理函数流程图
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 连接WIFI实物测试
5.3 开始测试视力实物测试
5.4答对视力表实物测试
5.3未答对视力表测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
随着电子设备的高速发展及广泛使用，给人们带来了巨大的 方便，但同时这些设备对人们的视力产生了巨大的伤害，尤其对学生族更为严重。此外，不良的学习姿势也给人的眼睛带来了巨大的冲击，造成了青少年近视率急剧升高。根据世界卫生组织公布的数据，全世界目前约有4500万人目盲，2.85亿人视力低下，已经成为全社会关注的公共卫生和社会问题。如果不采取行动，到2020年，全球盲人总数将增至7500万。视力下降不仅影响青少年的日常生活和学习，对青少年的身心健康造成极大的影响，同时给青少年的成长与发育造成极大的障碍。眼睛是心灵的窗户，所以，视力保护变得尤其重要。
随着信息化时代的到来，信息技术的不断更新，衍生的智能化设备给人们的生活带来了很大便利，视力测试也融合了时代的产物，逐步从最初的纸质式视力表测试走向如今的基于计算机平台的可视化视力测试，而现今大多眼镜店里的视力测试依然采用的是传统式的测试方法，需要测试人员的辅助支持，比较耗费人力，此外，全人工的操作使得被测者在检测时出现的身体前倾或后倾造成的实际测量距离的误差被忽略，以致视力检测的准确度大打折扣。计算机平台的视力测试大多采用遥控器选择视标方向及对视力表的切换控制，测试方法虽可实现自动化，但遥控器的设计比较繁琐。基于此，本设计是基于物联网的视力检测系统设计，主要实现以下功能：通过TFT显示开始检测和配网，测试时随意显示“E”字样；然后通过WIFI连接手机，用手机选择“E”字开口方向；并将测试结果进行语音播报，如果第二次视力下降较多，蜂鸣器会响一下进行提醒。 该设计提高了视力测量的准确性，减少了人力的使用，具有重要的现实意义。
1.2 国内外研究现状
视力是群体健康的重要指标之一, 然而现代生活方式、环境等因素导致人群群体的视力障碍(包括常见的近视、远视、散光、弱视等)发生率呈现上升趋势 视力障碍不仅影响国防和航空等特殊人才的选拔, 也给生活带来不便. 相关研究指出, 到2050年, 近视将对全世界50亿人造成不同程度的负面影响.就我国现阶段人民视力的情况来看，国内近视患者超6亿人，其中其中青少年近视人数达到了4亿，青少年儿童近视率居世界第一。而且，据数据显示，2021年，我国小学生近视率达40%左右；而高中生近视率高达80%；大学生近视率更是达到90%。不仅如此，当前而中国青少年近视患者还在以每年6%的速度递增，近视人数仍然呈增长趋势。除此之外，近五年，我国框架眼镜市场规模也在逐年递增，可以看出我国视力检测与矫正市场容量巨大。
随着时代的发展,近视人数在增多,所以人们要求可以更加方便的测试视力.传统的视力检测方法需要医护人员参与到检测过程中,对于测试者及其不方便.2018年仝硕，吴正朕，秦枫提出了一种基于STM32F103c8t6单片机的视力测试仪的设计方案,软件采用C语言编程,显示部分采用串口屏显示,以国际标准视力表"E"字为视标,每次随机显示一个字符.因此本系统可以进行自我视力检测,且本产品使用方便,成本低,具有较大优势[1] 。
2019年唐诗祺，邵和义公开了一种智能视力检测仪,包括智能视力表和输入装置,智能视力表包括表箱,表箱上设置有E字形视力表面板,E字形视力表面板上设置有测试标准E字,E字形视力表面板后部设置有LED指示灯,LED指示灯位置和数量均与E字形视力表面板上测试标准E字相适应,表箱内还设置有单片机可编程控制器,信号接收器和扬声器,LED指示灯,信号接收器和扬声器均与单片机可编程控制器通过信号线连接,输入装置内设置有方向选择模块和信号发送模块;本实用新型的智能视力检测仪,依据现有的视力检测方法,将一些人工操作利用智能化操作代替,节约人工,提高检测效率[2]。
2020年黄国盛，肖建承，陆卫邦，戴旭青，欧伟杰，林小玲公开了一种视力测试仪,包括视力表灯箱和摇杆,视力表灯箱包括视力表和灯箱电路,灯箱电路在视力表对应测试符号的位置设置有灯,灯连接有用于控制所述灯的亮起或熄灭的第一控制芯片,摇杆用于根据亮起的灯对应的测试符号进行方向变化,摇杆连接有用于接收摇杆方向变化的位置信息的第二控制芯片,第二控制芯片与第一控制芯片进行通讯,将摇杆的位置信息发送给第一控制芯片,第一控制芯片根据摇杆的位置信息以及对应的测试符号的比对得出测试者视力程度数据,使用该视力测试仪时无需他人协助即可完成视力测试;本实用新型还公开基于物联网的视力测试系统,本实用新型能够将测试者视力程度数据快速上传到物联网云平台[3]。
与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。
1.3 课题主要内容
本设计是基于物联网的视力检测系统的设计与实现。系统以STM32单片机为核心控制器，并结合其他模块构建了完整的系统。系统包括中控部分、输入部分和输出部分。中控部分使用STM32单片机，负责获取输入数据、进行内部处理和控制输出功能。输入部分由WIFI模块、独立按键和供电电路组成，实现了无线连接和供电功能。输出部分包括TFT显示屏、TTS语音输出模块和蜂鸣器，用于展示检测结果、语音播报和报警功能。
系统的工作流程包括用户通过独立按键连接WIFI模块，WIFI模块判断视力检测方向，将结果通过TFT显示屏展示，并通过TTS语音输出模块进行语音播报。如果连续两次检测结果下降幅度超过0.5，系统将通过蜂鸣器进行报警。整个系统通过供电电路供电。
该设计实现了基于物联网的视力检测系统，具有实时性和准确性，能够帮助用户监测视力状况并采取相应措施。未来的研究将进一步完善系统的功能和性能，提高可靠性和实用性。
