一种STC89C51单片机控制按摩眼罩的设计*

卢莉蓉，王小明，李慧贤，霍晨晨

(长治医学院生物医学工程系，山西 长治 046000)

0 引言

视疲劳是眼部、环境、全身器质性或精神心理等因素综合作用，从而导致的眼部主观症状的一种综合征，属于心身医学范畴，也称眼疲劳综合症[1]。由于电子设备的普及以及长时间的超负荷工作，眼睛无法得到有效的放松，随之而造成的各种眼部疾病使人们苦不堪言，因此一款按摩眼罩就显得尤为重要。合理的眼部休息方式，能够很好的缓解视疲劳，进而提高学习和工作效率，文献通过对大量样本实验的统计学分析，得到了常用缓解视疲劳的三种方法眼保健操、视远近物交替、闭目休息中，最佳方法为眼保健操[1]。但是，随着社会的飞速发展，人们生活的节奏越来越快，大都不会用一些时间做眼保健操。

在省时省力的前提下，满足人们对缓解视疲劳、预防眼部疾病的问题，迫切需要一种能够进行眼部保健的理疗仪。云南玉溪研制了LCQ-A型眼部保健理疗仪，已经在郑州大学第一附属医院通过了临床试用，并显示能很好的改善视疲劳症状[2]。但其造价高、携带使用不方便。为此，我们设计并制作了一款价格成本低，使用携带方便，可供大众消费使用的多功能按摩眼罩。

1 系统设计原理

设计方案主要包含感温模块[3-5]、定时模块以及充气震动模块三大模块，其中感温模块[3]选择使用STC89C51单片机作为主控模块，DS18B20作为传感器，LCD1602液晶作为显示器件。

图1是感温模块硬件框图。感温模块实时读取当前温度，按键按下时会处理相应的按键子函数，当温度超出设定范围时会发生控制相应的继电器吸合和报警。图2是按摩眼罩模块结构流程图。其中充气震动模块可自主选择充气、震动以及充气震动三种工作模式。而充气震动模块可根据个人需求自由调节，当启动充气模式时，系统将会为眼罩内的气囊进行充气，以更好地包裹眼部，在感觉舒适时可关闭充气模式；当启动震动模块时，眼罩两侧的电机震动，起到按摩的效果；当启动充气震动模式时，将会达到以上两种效果。

图1 感温模块硬件框图

图2 按摩眼罩模块流程图

1.1 系统硬件设计

系统电路原理图如图3。

该按摩眼罩与市场上现有的同类型眼罩相比，其创新性在于，当充气震动模块处于正常工作的状态下时，通过电机转动以达到震动按摩的效果，与此同时，充气泵会对气囊进行充气，使得眼罩可以对眼部进行最大程度的包裹，从而对眼部进行全方位的按摩。感温模块可以对眼罩进行加热，并且用户可由自身需求对所需温度进行自主调节，以此来避免眼罩局部温度过高或偏低所带来的不适。当眼罩实时温度超过用户所设置的阈值时，感温模块会立即发出警报声，同时系统会控制继电器进行加热或停止工作。定时模块可由用户自身需求进行设置，当定时结束时，模块发出提示音，以此来提醒用户结束使用。

图3 系统电路原理图

1.2 系统软件设计

图4是感温模块测温流程图。

图4 感温模块测温流程图

温控系统的主要程序如下：

#include

#define uint unsigned int

#define uchar unsigned char //宏定义

#define LCD1602 P0

sbit SET=P3^1; //定义调整键

sbit DEC=P3^2; //定义减少键

sbit ADD=P3^3; //定义增加键

sbit BUZZ=P3^6; //定义蜂鸣器

sbit ALAM=P1^2;//定义灯光报警

sbit ALAM1=P1^4;

sbit DQ=P3^7; //定义DS18B20总线I/O

sbit RS = P2^7;

sbit EN = P2^6;

bit shanshuo_st; //闪烁间隔标志

bit beep_st; //蜂鸣器间隔标志

uchar x=0; //计数器

uchar code tab1[]={"Now Tem: . C "};

uchar code tab2[]={"TH: C TL: C"};

uint c;

uchar Mode=0; //状态标志

signed char TH=40; //上限报警温度，默认值为40

signed char TL=10; //下限报警温度，默认值为10

2 评测与结论

将电路按照设计图进行连接，接通电源使得眼罩进入待机状态。打开感温模块，将所需求的上限温度设置为35 ℃，定时设置5 min。请体验者进行佩戴体验，将充气震动模块打开，在充气效果达到理想情况时，停止充气模式，使震动模式单独工作。体验者能明显感受热敷及震动按摩的效果，眼部疲劳得到了明显的缓解。1) 有效改善眼部组织的微循环，为眼部组织提供更多的养料，以促进眼部组织的新陈代谢以及改善细胞活性；2) 一定程度上可以达到活血化瘀、疏通经络等作用，全面改善眼部组织的内部环境，使得眼部组织的免疫力得到有效提升；3) 在一定程度上可以缓解视疲劳综合症，防止以及缓解当代青少年近视、白内障、视力疲劳等眼部疾病；4) 在一定程度上可以消除眼袋，淡化眼角皱纹。