本设计硬件主要以 8051 单片机为核心，包含电源电路、单片机最小系统电路、光线 报警电路、定时报警电路、辅助坐直报警电路以及蜂鸣器报警电路等电路模块。本设计选 用 C 语言进行编程。本设计的系统总框图如图 2-1 所示。

图 2-1 系统总框图

2。2 单片机的选择

单片机（Microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术 把具有数据处理能力的中央处理器 CPU、随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、多种 I/O 口 和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多 路转换器、A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统， 在工业控制领域广泛应用。从上世纪 80 年代，由当时的 4 位、8 位单片机，发展到现在 的 300M 的高速单片机。文献综述

单片机芯片的选择要考虑以下问题：首先，要考虑到单片机的基本参数，芯片运算 以及控制的速度，ROM 容量，I／O 引脚数量和工作电压等。其次，要考虑到单片机的基本 功能，包括是否含有双串口，定时时钟，USB 接口等附加模块，能否满足本设计所要求的 功能。本设计中受控对象有数码管、声光报警器，复杂度相对一般，选择常用的单片机芯

片就能够满足要求。 除此以外，选择还需考虑芯片的可靠性。首先，所选芯片有较宽的工作温度范围，

较低的功耗，同时要有较好的抗干扰能力。按适用的工作温度分，常用单片机芯片可分为 商用级、工业级、军用级，这里选择的一般的商用级即可。在功耗和抗干扰方面，本控制 系统的要求一般，常用的单片机芯片都能够满足要求。

综上所述，本系统选择 51 系列单片机中较为常用的 8051 单片机作为主控芯片。

2。3  传感器的选择

传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息， 并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信 息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实 现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉 等感官，让物体慢慢变得活了起来。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、 气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味 敏元件等十大类。

在辅助坐直报警电路中，辅助坐直报警电路的原理是利用水银珠重力传感器中的水银 珠随着使用者的身体倾斜而控制辅助坐直报警电路与 5V 电源的连接或断开，从而控制辅 助坐直报警电路的工作。其中水银珠重力传感器根本上是利用重力原理，水银珠因为重心 的移动而上下滚动，从而控制电路开闭。

在感光电路中，采用光敏电阻构成感光模块的主要部分，光敏电阻常用的制作材料为 硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的 光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场 的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的 阻值迅速下降。

3  系统硬件设计来*自~优|尔^论:文+网www.youerw.com +QQ752018766*

本设计的视力保护器总体上有辅助坐直、感光、定时和报警四种功能，当其中任一电 路模块到达报警限度时就会发出报警。仪器最基本组成部分应包括：电源电路、单片机最 小系统电路、光线报警电路、定时报警电路、辅助坐直报警电路以及蜂鸣器报警电路等电 路模块。具体分为以下几部分，以下进行详细介绍。