智能坐垫论文 基于51单片机的智能坐垫

编号深圳职业技术学院关于毕叶基于51单片机的：智能坐垫学生姓名学校编号专业贸易班级级别教师2011年5月26日毕业设计(论文)任务书专业(班):姓名：号学生主题名称：基于51单片机的智能坐垫主要内容：如今，城市居民的生活越来越忙。许多人不得不在工作或下班后长时间坐在电脑前。随着时间的推移，很容易导致各种疾病，如关节炎，坐骨神经痛，甚至痔疮。一旦他们患上这些疾病，他们很难治愈，并严重影响他们的日常生活和工作。本设计提出了一种基于51单片机的智能坐垫，能够自动感知坐在上面的人的情况并开始计时。一旦累计时间超过一定限度，蜂鸣器和闪光灯会自动提示使用者一次性坐姿时间超过限度，使使用者能够及时行走，锻炼肌肉和骨骼，避免各种慢性病的形成。用户离开后，累计时间将自动清零，下次用户坐在座垫上后，计时将重新开始。这种设计还具有强制休息时间的功能。一旦你在相应的时间内离开并坐回原位，你仍然会继续报警。设计要求：1.采用51单片机，具有超时报警功能。2.它具有强制休息时间的功能。3.可以设置超时报警时间和强制休息时间。学科名称、主要内容和基本要求：讲师的意见：讲师签名：对教师意见的评论：复习老师的签名：毕业设计(论文)结果：国防委员会主任签字：内容摘要本设计提出了一种基于51单片机的智能坐垫。它利用51单片机的硬件定时器，自动计算人们连续坐在上面的时间，当时间超过设定时间时报警，并设定强制休息时间，从而保证人们在长期工作中得到休息的机会，最大限度地改善他们的健康状况。关键词：51单片机，智能坐垫，定时器摘要本设计是基于51单片机提出的智能坐垫，它采用了51单片机自带的硬件定时器，人们可以持续地坐在上面自动统计超过设定时间的报警，并能够设定强制休息时间，最大限度地保护人们在休息过程中长时间工作，提高身体健康的机会。前言随着个人电脑的普及，人们花越来越多的时间坐在电脑前工作、看新闻和娱乐。然而，一些慢性疾病，如关节炎，坐骨神经痛，腰痛，甚至痔疮，也随之而来。这些疾病对人们的健康构成巨大威胁，也对工作效率和生活质量产生不利影响。因此，如何分析这个问题，设计一个具有提醒功能的智能坐垫是一个非常有意义的研究课题。本设计提出了一种基于51单片机的智能坐垫。它利用51单片机内部的硬件定时器来计时坐姿时间。一旦休息时间超过设定的限制，蜂鸣器和报警灯会发出指令，让使用者及时休息。第一章设计概述1.1设计目的长时间坐着工作后及时休息，对保障人们的身体健康、提高工作效率和质量具有重要意义。然而，市场上的大多数靠垫都不具备长时间坐着工作后提醒使用者的功能。本设计利用51单片机的定时器构成一个低成本的智能坐垫，能在用户长时间坐下后及时通知用户，保证用户休息。1.2设计要求(1)可以计算使用者的坐姿时间，并与设定值进行比较，如果超过设定值则报警。(2)超过设定值后，用户站起来，报警暂时停止。(3)具有强制休息功能，防止用户在报警后短时间内站起来“欺骗”智能坐垫。1.3设计指标(1)可以使用5V电压电源。(2)报警时间和强制休息时间分别有4个可调档位。(3)设置时间模式部分的费用不超过2元。整机成本低于20元。1.4设计任务(1)分析规划，制定计划。(2)硬件元件选择，绘制硬件原理图。(3)设计程序和编写程序软件。(4)用通用电路板焊接实物。调试。第二章方案论证2.1第一种选择：STC 89C52RC单片机蜂鸣器，指示灯倾角开关设置时间单片机内部硬件定时器压力继电器第一种方案以STC 89C52RC(与AT 89C52单片机兼容，属于51单片机系列)为单片机的核心，以单片机内部的硬件定时器T0为定时器。当压力开关就位时，计时器开始计时，并将其与dip开关设定的时间进行比较。如果超时，就会发出警报。2.2第二种选择：蜂鸣器，指示灯AT 89C51单片机1602液晶显示器信息DS1302实时时钟按钮与液晶相匹配来设定时间。压力继电器该方案以AT 89C51单片机为控制核心，以DS1302实时时钟芯片为计时芯片。通过记录坐下时的初始时间，并与行走时的设定时间进行比较，发出警报。使用按钮和液晶显示器设置报警时间和强制休息时间。2.3第三种选择蜂鸣器，指示灯STC 89C52RC单片机单片机硬件定时器称重传感器倾角开关设置时间在该方案中，称重传感器用作坐下的传感信号。这种称重传感器的准确度相对较高，但价格相对较高。2.4方案比较：第一种方案采用内置51单片机的定时器，具有定时准确、无额外成本的特点，并采用dip开关设置时间，从而最大限度地节约成本。方案2使用了能够进行实时时钟统计的实时时钟芯片DS1302。然而，这种设计不需要这种功能，并且使用液晶和按钮来设置时间也会增加成本。计划3使用称重传感器代替压力开关。虽然精度有所提高，但成本也增加了几倍，这不符合智能坐垫的设计理念。因此，本设计采用方案1作为设计方案。第三章系统硬件设计3.1系统硬件总体设计该系统一般分为单片机主控模块、压力开关模块、蜂鸣器模块、指示灯模块和拨码开关设置。单片机主控模块蜂鸣器，指示器模块Dip开关设置模块压力开关模块3.2 STC 89C52RC芯片介绍STC89C52是一款低功耗、高性能的8位微控制器，内置8K系统内可编程闪存。它采用高密度非易失性存储器技术制造，完全兼容工业80C51系列单片机产品的指令和引脚。片上闪存允许在系统中对程序存储器进行编程，也适用于传统的程序员。在单个芯片上，STC89C52具有智能8位处理器和在线系统可编程闪存，这使得STC 89C52为许多嵌入式控制应用系统提供了高度灵活和超高效的解决方案。STC89C52具有以下标准功能：8k字节闪存、256字节内存、32位输入/输出端口线路、看门狗定时器、2个数据指针、3个16位定时器/计数器、6矢量2级中断结构、全双工串行端口、片内晶体振荡器和时钟电路。此外，STC89C52可以降低到0Hz静态逻辑操作，支持两种软件选项的省电模式。在空闲模式下，中央处理器停止工作，允许随机存取存储器、定时器/计数器、串行端口和中断继续工作。在掉电保护模式下，保存随机存取存储器内容，冻结振荡器，停止单片机的所有工作，直到下一次中断或硬件复位。3.3蜂鸣器控制电路单片机的输入输出端口属于小电流控制，因此不能直接驱动较大电流的蜂鸣器。因此，要求三极管起到中间放大的作用，用输入输出端口控制三极管的基极，进而控制三极管的集电极和发射极的通断关系，从而控制蜂鸣器发声和静音。3.4倾角开关设置电路通过与单片机的8个输入/输出端口相连的8位dip开关，输入单片机根据不同的开关组合状态进行判断，并设置相应的定时值。第四章系统软件设计4.1系统软件的总体设计该软件主要由定时器配置模块、定时器中断服务功能模块、报警时间设置模块和报警输出模块组成。具体的程序流程是先初始化定时器，然后在定时器中断服务功能中累计时间，当累计时间超过dip开关设定的报警时间时，进行报警处理。图：软件操作流程图4.2倾角开关设置时间模块为了节约成本，本设计主要采用8位dip开关设置时间，其中dip开关中的1-4位用于控制超时报警时间的设置，5-8位用于控制强制休息时间的设置。在这个模块中，设置时间功能被设计成通过拨打不同的状态来设置不同的时间。无效设定时间(无效)/选择时间档if(k1=0k 2=1k 3=1k 4=1)over time er=60 * sec；/超时报警时间if(k1=1k 2=0k 3=1k 4=1)over time er=600 * sec；/超时报警时间if(k1=1k 2=1k 3=0k 4=1)over time er=1200 * sec；/超时报警时间if(k1=1k 2=1k 3=1k 4=0)over time er=1800 * sec；/超时报警时间if(K5=0k 6=1k 7=1k 8=1)o 2 timer=20 *秒；/strong制休息时间if(K5=1k 6=0k 7=1k 8=1)o 2 timer=240 *秒；/strong制休息时间if(K5=1k 6=1k 7=0k 8=1)o 2 timer=600 *秒；/strong制休息时间if(K5=1k 6=1k 7=1k 8=0)o 2 timer=900 *秒；/strong制休息时间其中，由于定时器中断是每秒20次，并且#define sec 20是由宏定义语句定义的，并且如果电路结构是dip开关接通，则输入/输出连接到GND，即低电平，因此，只要在set_time函数中拨相应的键，时间就可以被设置为不同的秒。4.3定时器初始化设置定时器/计数器的工作模式TMOD(常用模式1: MOD=0x 01)；(2)将预设计数加载至THx和TLx(THx=TLx=最大(8192/65536/256)-计数次数)；(3)如果在中断模式下工作，需要启动定时器/计数器的中断TCON中的标志位： F0/TF1=0/1；(4)启动定时器/计数器： tr 0/TR1=1；4.4定时器中断服务进入定时器中断服务功能后，累计累计变量，判断时间，然后与设定的报警时间进行比较。一旦等于或超过设定的报警时间，改变报警状态变量，以便通过判断主程序流程中的报警状态变量来控制报警输出。第五章系统调试为了与完成的椅子模型合作，该设计的特使使用5x7cm通用电路板进行物理焊接。几个主要部件布置好后，在焊接过程中要注意不要粘着，基本上不会有什么大问题。但是，要注意焊接温度的控制，否则很容易损坏晶体振荡器、蜂鸣器、发光二极管等元件。结论本设计采用内置51单片机的定时器和外部压力开关来设计智能坐垫。实际验证表明，该设计达到了任务要求的效果，功能正常，使用方法简单易用，对改善人们的健康状况具有积极意义。谢谢你感谢我的导师XXX教授，他们一丝不苟的工作作风一直是我工作和学习的榜样。他们有说服力的教学和非传统的思维给了我无尽的启迪。感谢我的父母，他们辛苦工作换取了几年的大学费用，这样我就可以安全地在校园里学习了。感谢XX，XX，XXX和其他同学对我的帮助和建议。参考1于勇等人51单片机C语言常用模块与综合系统设计实例精讲。电子工业出版社，2007.3222周润静，张丽娜。基于PROTEUS的电路及单片机系统设计与仿真.北京航空航天大学出版社，2006，1-4。3戴。51单片机及其C语言程序开发实例.清华大学出版社，2008.6-7附录一使用说明打开电源开关后，一旦有人坐下，绿灯就会亮，如果他们离开，绿灯就会熄灭。当判断有人坐下时，单片机开始计时，只要这个人没有在中间走开，计时就会继续。一旦超过设定的限值，蜂鸣器就会发出长时间的声音，伴随着红色发光二极管的闪烁提示。当用户被提示时，只要他离开椅子，蜂鸣器和发光二极管的闪烁就会自动停止，等待下一次用户就座事件的触发。如果中途休息是强制性的(例如，为了保护员工的健康，公司必须在工作30分钟后休息5分钟)，这种设计也可以锁定一段强制性的时间，即当员工在警报超过时限后离开椅子时警报