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基于STM32C8T6單片機(jī)的視力檢測(cè)儀設(shè)計(jì)的研究論文
摘 要： 隨著時(shí)代的發(fā)展， 近視人數(shù)在增多， 所以人們要求可以更加方便的測(cè)試視力。傳統(tǒng)的視力檢測(cè)方法需要醫(yī)護(hù)人員參與到檢測(cè)過(guò)程中， 對(duì)于測(cè)試者及其不方便。本文提出了一種基于STM32F103c8t6單片機(jī)的視力測(cè)試儀的設(shè)計(jì)方案， 軟件采用C語(yǔ)言編程， 顯示部分采用串口屏顯示， 以國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)視力表“E”字為視標(biāo)， 每次隨機(jī)顯示一個(gè)字符。因此本系統(tǒng)可以進(jìn)行自我視力檢測(cè)， 且本產(chǎn)品使用方便， 成本低， 具有較大優(yōu)勢(shì)。
關(guān)鍵詞： 單片機(jī)； 視力檢測(cè)儀； 串口屏；
1、 引言
視力， 常用視角分辨率來(lái)表示， 指的是人眼辨別細(xì)節(jié)的能力。而視力的檢測(cè)又常用視力表來(lái)檢測(cè)， 當(dāng)今世界視力表有很多種， 目前我國(guó)常用的視力表是用“E”字作視標(biāo)。本文提出了一種基于STM32C8T6單片機(jī)的視力檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)方案， 該檢測(cè)儀以單片機(jī)為控制核心， 串口屏為顯示手段， 語(yǔ)音播報(bào)為提示手段， 可進(jìn)行自我視力檢測(cè)。
2、 硬件設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)硬件由單片機(jī)主控模塊、串口觸摸屏、藍(lán)牙模塊和鍵盤輸入模塊、語(yǔ)音合成模塊構(gòu)成， 硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。單片機(jī)CPU控制語(yǔ)音合成模塊發(fā)出“開(kāi)始測(cè)試”聲音， 引導(dǎo)測(cè)試者進(jìn)行視力檢測(cè)；測(cè)試者只需將視標(biāo)開(kāi)口方向的判斷情況通過(guò)鍵盤輸入即可；單片機(jī)對(duì)輸入按鍵值進(jìn)行判斷是否正確， 同時(shí)發(fā)出語(yǔ)音提示， 最后通過(guò)發(fā)送語(yǔ)音告訴測(cè)試者視力情況。
2.1、 單片機(jī)模塊
單片機(jī)主控模塊使用STM32單片機(jī)， 他具有性能好、功耗低和成本低的優(yōu)點(diǎn)， 其程序存儲(chǔ)器容量是64KB, 單片機(jī)主要完成串口屏控制， 語(yǔ)音合成控制以及結(jié)果判決等過(guò)程， 串口屏通過(guò)藍(lán)牙與單片機(jī)串口連接， 用于接收單片機(jī)的指令傳輸。
2.2、 液晶顯示模塊
串口屏是指帶微處理器的液晶屏， 它包括處理器、LCD液晶顯示屏和其他部分。它接收單片機(jī)UART串口發(fā)送過(guò)來(lái)的指令， 完成在液晶屏上顯示漢字圖案的操作。本系統(tǒng)使用的是淘晶馳串口屏， 可以使單片機(jī)對(duì)液晶屏的控制變得更加簡(jiǎn)單， 讓普通的單片機(jī)可以驅(qū)動(dòng)復(fù)雜的圖像處理。
2.3、 無(wú)線通信模塊
藍(lán)牙是一種支持設(shè)備短距離通信的無(wú)線電技術(shù)。藍(lán)牙的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.15, 工作在2.4GHz頻帶。本系統(tǒng)使用的是藍(lán)牙模塊HC-05, 其RXD接單片機(jī)的PA9端口， TXD連接單片機(jī)的PA10端， 這樣， 就可實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙模塊與單片機(jī)的串口通信。
2.4、 語(yǔ)音合成模塊
本系統(tǒng)使用的是SYN6288語(yǔ)音合成芯片， 其支持BIG5、GB2312、GBK和UNICODE等常見(jiàn)的格式的文本， 具有可靠的、清晰的、標(biāo)準(zhǔn)的中文語(yǔ)音合成效果。工作方式是通過(guò)單片機(jī)向串口發(fā)送文本， 然后通過(guò)單片機(jī)控制該芯片合成語(yǔ)音， 具有使用方便， 開(kāi)發(fā)方便的優(yōu)點(diǎn)。
3、 軟件設(shè)計(jì)
采用Keil5作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)， 流程如圖2所示。根據(jù)結(jié)構(gòu)化的思想， 軟件可以分為以下模塊：隨機(jī)數(shù)模塊、輸入識(shí)別模塊、語(yǔ)音合成模塊、視力等級(jí)判別模塊。隨機(jī)模塊可生成0~3的隨機(jī)數(shù)， 利用這一隨機(jī)數(shù)可控制屏幕顯示圖標(biāo)， 輸入識(shí)別模塊用于輸入的鍵值， 語(yǔ)音合成模塊用于語(yǔ)音提示體驗(yàn)者的選擇是否正確。結(jié)果判別模塊是將收到的鍵值與單片機(jī)存儲(chǔ)的視力表比較， 得出視力結(jié)果， 通過(guò)語(yǔ)音播報(bào)視力值與近視度數(shù)。
3.1、 隨機(jī)數(shù)生成模塊
為了避免每次視力測(cè)試的“E”圖標(biāo)的開(kāi)口具有規(guī)律性， 本系統(tǒng)采用了隨機(jī)數(shù)去控制每一行中“E”的開(kāi)口方向， 而這隨機(jī)數(shù)是由可確定的線性同余函數(shù)通過(guò)一個(gè)種子產(chǎn)生的， 也就是說(shuō)可以引用頭文件“stalib.h”中的rand （） 函數(shù)， 即t=rand （） %4, 因此這些隨機(jī)數(shù)在閉區(qū)間[0, 3]之間分布， 從而確定了圖標(biāo)的開(kāi)口方向。
3.2、 輸入識(shí)別模塊
本模塊是將鍵值信息傳遞給單片機(jī)， 本系統(tǒng)共使用了六個(gè)按鍵值， 按鍵功能如表1所示
表1 按鍵功能
3.3、 語(yǔ)音合成模塊
當(dāng)單片機(jī)需要發(fā)出語(yǔ)音的時(shí)候， 單片機(jī)就會(huì)向串口UART1發(fā)送需要的中文字符， 然后語(yǔ)音合成函數(shù)speech （） 就會(huì)對(duì)其處理， 最后發(fā)出語(yǔ)音提示測(cè)試者。
3.4、 視力等級(jí)判別模塊
單片機(jī)將獲得的鍵值與程序中的視力表數(shù)組進(jìn)行對(duì)比， 采用的算法是， 從視力表的首行開(kāi)始， 每次每行隨機(jī)取出三個(gè)視標(biāo)， 參與者答對(duì)的話， flag_correct加1, 當(dāng)flag_correct大于3的時(shí)候， 就會(huì)直接進(jìn)入下一行測(cè)試。當(dāng)?shù)谝淮纬霈F(xiàn)同一行的答錯(cuò)次數(shù)大于3次時(shí)， 則返回上一行進(jìn)行測(cè)試， 記錄標(biāo)志位flag_return為1.在接下來(lái)的測(cè)試中再次出現(xiàn)答錯(cuò)次數(shù)大于3次時(shí)， 記錄標(biāo)志位flag_return為2, 這時(shí)輸出結(jié)果為當(dāng)前上行的視力值。
4、 結(jié)束語(yǔ)
本文設(shè)計(jì)了一種基于STM32C8T6單片機(jī)的智能視力測(cè)試儀， 相比較古老的、傳統(tǒng)的視力檢驗(yàn)， 可在無(wú)專業(yè)人員幫助的情況下， 自我進(jìn)行對(duì)視力測(cè)試。通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明本系統(tǒng)對(duì)視力大的檢測(cè)確實(shí)帶來(lái)了方便， 測(cè)試結(jié)果也較為準(zhǔn)確。不足之處在于， 每次通過(guò)rand （） 函數(shù)取得隨機(jī)數(shù)是否是真正的隨機(jī)數(shù)， 是否會(huì)對(duì)視力測(cè)試結(jié)果造成影響。
參考文獻(xiàn)：
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