学生书写姿势提醒电路的设计及制作

汪国珍　施秀清　姚江桥　周继承

【摘 要】在学校的学习生活已经成为了预防近视的盲区，老师不可能监督到每一位孩子，基于传统矫正器比较笨重，安装麻烦，且很多家长反映学校不允许安装传统的矫正器，针对这种情况，我们通过设计制作成在轻巧可佩戴下具有震动提醒和提示音等功能的新款坐姿矫正器。本坐姿矫正器以微控制机为核心单元，再由蜂鸣器模块、震动模块、定时器模块等构成。本作品结合现下智能穿戴潮流，有效帮助孩子矫正坐姿，预防近视，让孩子终生受益。

【关键词】智能穿戴；坐姿矫正；提示音

【Abstract】Study and life at school has become a blind spot of preventing short-sightedness，teachers can't supervise to each student. Traditional orthotics is heavy ，and it's troublesome to install them. Furthermore，many parents said that their children are not allowed to use the traditional orthotics at school. According to this situation， we have disigned a new sitting posture orthotics，which was light and wearable， integrates vibration alere and prompt function.The orthotics take Micro Control machine as the central unit， and configured with the buzzer module， vebration module， timer module and other components. Keep up with the trend of smart wear， this production provides a effective method to help children to correct sitting posture and prevent myopia，benefits all their life.

【Key words】Smart wear； Sitting posture corrective； Warning tone

0 引言

智能穿戴设备探索人和科技的全新的交互方式，极大地改变现代人的生活方式。但目前智能穿戴设备应用于预防近视相对较少。在北京大学中国健康发展研究中心主任李玲公布的《国民视觉健康报告》中我国有近视患者将近4亿，居世界首位，其中在校小学生近视率为31.67%，在校大學生近视率高达82.86%，在近视原因中遗传因素占0.97%，强光损伤占8.5%，疲劳用眼占23.36%，而不良坐姿占67.52%，可见不良坐姿在近视原因中具有主导性，再者，传统坐姿矫正器比较笨重，受限大，若将智能穿戴应用于坐姿矫正，将会受到广大家长与上班族的青睐，符合了人们和市场的需求。

1 书写姿势提醒电路的总体设计

本作品是可佩戴下具有手动锁定书写姿势，实时检测并且能够及时发出提醒信号等功能的书写姿势提醒电路。采用角度传感器实时监控学生书写姿势；当超出锁定的角度范围时，单片机将控制提醒电路发出提示的信号；光照强度传感器实时探测周边环境的光照强度，当光照强度超出设定的范围时，单片机将控制提醒电路发出提示的信号；当学生书写时间超出设定的值时，单片机将控制提醒电路发出提示的信号。实现对学生书写姿势做出科学的判断，智能控制，以达到防护学生近视，降低学生近视率。该提醒电路的主要功能原理框图如下图1所示。

2 硬件设计

本作品主要由主控、角度传感器、蜂鸣器、光照强度等模块构成。

2.1 角度传感器模块

角度检测部分采用由MMA7361芯片组成的角度传感器，通过改传感器来检测书写姿势的状态，该模块具有高分辨率，抗干扰能力强，操作简单等特点。

2.2 蜂鸣器模块

提示部分由S9013三极管和一个蜂鸣器组成。通过输入一个高或低电平信号，来控制三极管的开和断状态，从而驱动蜂鸣器发出提示音。

2.3 光照强度传感器模块

光照强度检测部分采用BH1750FVI模块来检测光照强度，该模块光谱范围与人眼相近，宽范围、高分辨率，可以通过调节光学窗口来减小检测误差。

3 软件设计

程序用C语言编写，主程序结构流程如图3所示：

3 结束语

从构想到实际设计制作，作品效果良好，有以下功能特色：（1）轻巧可佩戴；（2）坐姿检测；（3）震动、提示音提醒；（4）室内光照强度检测。

作品以微控制器为核心，兼有轻巧可佩戴、成本低、操作简单等特点，不仅符合现代可穿戴智能设备的发展趋势，而且满足学生及上班族对时尚健康生活的追求。因此，本作品市场空间大，具有很大的推广价值。

【参考文献】

[1]何道清，张禾编著.《传感器与传感器技术》（第二版），科学出版社，2008.6.

[2]郭天祥编著.《51单片机C语言教程》，电子工业出版社，2009.1.

[3]杨素行编著.《模拟电子技术基础简明教程》（第三版），高等教育出版社，2006.7.

[责任编辑：朱丽娜]