一、课题的研究意义

（选题的目的、依据，课题的理论意义和现实意义）

1.目的和依据：

读写姿势不正确，视距过近是造成近视的主要原因，并且大部分发生在中小学阶段，由于学生缺乏自觉意识，家长和老师又不能时时守在身边加以提醒，不良的阅读写字习惯一旦养成就很难改掉，日复一日的恶性循环使许多学生过早的架上眼镜，同时中小学生时代是孩子身体成长的旺盛时期，坐姿和读写姿势不正确，会影响到孩子骨骼的健康成长，很容易引起脊椎弯曲或侧弯变，造成含胸驼背，本产品的智能调控功能将会随时提醒读写者，端正坐姿，挺直腰背，养成良好的读写习惯，提高学习效率，有效防止驼背、脊椎弯曲，保护学生身心健康。

最新的问卷调查显示：小学生、初中生近视率分别为39.05%和70.1%，分别比十年前提高15.7%和22.7%(2005年的一项统计显示，全国小学生近视率为23.35%，初中生近视率为47.4%)。

由此可以看出，中国学生视力低下的状况令人担忧，而写字看书姿势不正确和看书写作业的时间太长是导致中小学生近视的主要原因。

通过对现有产品的调查，可以把已有的坐姿矫正器按远离不同具体分为机械平衡式坐姿矫正器，支架式坐姿矫正器，电子平衡式坐姿矫正器和测距式坐姿矫正器。例如：1.5视力保护器，电子平衡式防瞌睡报警器,背背佳，利姿坐姿矫正器，支架式坐姿矫正器，iPosture，Visomate威士美 USB视力保护器，文具盒式坐姿矫正器，其中1.5坐姿矫正器，背背佳，支架式坐姿矫正器，电子平衡式防瞌睡报警器最为普遍。还有一些是技术人员自制的坐姿矫正器如坐正宝，微电脑式坐姿矫正器等。然而这些现有产品都存在的自身的局限性。如背背佳，支架式坐姿矫正器等产品不但没有保护视力的作用，还可能产生反作用，1.5视力保护器，iPosture，Visomate威士美 USB视力保护器，文具盒式坐姿矫正器等产品对使用的环境上和使用的人群存在着局限性。

因此设计一款拥有测距提醒，角度变换，定时提醒，功能强大，灵敏度高，成本低，寿命长久，携带方便，外形美观，以中小学生为主要服务对象，适用于任何环境的新型书写提醒器是非常必要的。

图1.1产品使用场景示意图

二、课题研究的主要内容：

（课题研究的重点和在研究过程中要解决的关键问题，所要实现预期成果）

研究重点：

1.主控芯片模块电路

2.超声波测距模块

3.液晶显示时钟模块

4.震动、闪光提醒模块

5.按键控制模块

解决的关键问题：

   系统研究过程中超声波测距是其中最关键的部分，其原理如下：

   超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。

   测距的公式表示为：L=V×T

   式中L为测量的距离长度；V为超声波在空气中的传播速度；T为测量距离传播的时间差(T为发射到接收时间数值的一半)。

   时间T的计算：单片机发出短暂的40kHz信号，经放大后通过超声波发送器输出；反射后的超声波经超声波接收器作为系统的输入，锁相环对此信号锁定，产生锁定信号启动单片机中断程序，读出时间t，再由系统软件对其进行计算、判别。

   超声波易于定向发射、方向性好、强度易控制的优点，同时在存在着误差：时间误差和超声波传播速度误差。

   根据超声波测距公式L=C×T，可知测距的误差是由超声波的传播速度误差和测量距离传播的时间误差引起的。

   本设备通过两个超声波发射器来测量设备到使用者头部以及与使用者水平方向的距离来确定使用者是否处于正确的书写姿势。

   为避免设备提醒过于频繁而影响使用者的学习，本设备使用延时功能，当测距距离低于正常范围一分钟后设备才会提出警告。

三、课题的研究方法：

（课题研究所采用的方法、技术路线以及研究思路等）

本设计是以C51系列单片机作为中央处理器进行设计的，主要是要把每一个模块的参数得出来，用Simulink进行仿真模拟，把所有的功能实现以后再进行整体的制作并完成。

四、课题计划进度

（各阶段计划完成的内容和所需时间）

11月1日-11月30日：搜集相关的资料和文献，阅读有关温度采集方面的知识，对单片机全方面有深刻了解。

12月1日-12月31日：深入调查，确定所需相位检测的频率范围以及其他参数。

1月1日-3月30日：通过方案的确定和调查进行各个模块的制作和连接。

04月01日-04月30日 : 撰写论文，完成并提交论文初稿。

05月01日-05月20日 : 修改论文，完成并提交论文终稿。

本设计要求设计基于单片机的书写提醒器，结合单片机技术，选用合适的传感器电路，设计一个书写提醒器。测量书写者与提醒器的距离，过近发出报警信号。要求设计原理图，焊接样机，并编写程序，实现距离测量。设计性能可靠，能演示效果，精度满足测量要求。

研究内容主要包括: 

  1、利用超声波测距传感器采集距离信号；  

  2、将超声波测距传感器采集的距离信号用A/D转换器进行转化； 

  3、液晶显示时钟模块