2.3 传感器的选择

在电路中的测距模块是利用了超声波进行检测距离，测距的原理是根据超声波的信号，从发射端传送到接收端所用的时间，再根据时间来计算传播的距离。常用的测距方法有直接波测距和反射波测距两种方式，前者一般用于测量身高的仪器，后者则多用于测距仪器[4]。这次的设计要求所选用的测距仪器一定要能准确测量，故在选择的时候务必要选用得当。在翻阅过很多资料后发现很多的设计都用了超声波测距，可是也发现其稳定性较差，而对于光电式的红外测距传感器，它可以用于很多精密场合，并且稳定性也比超声波测距要高，所以最终决定使用红外线测距作为本次实验的传感器[5]。

感光部分的电路，它主要是以光敏电阻作为主要元件，另外还用到LM393的电压比较器。这一块电路主要是对电路的电压进行测试，判断当前的光线是否符合当前的设定值，最终实现人机智能化。

2.4 编程语言选择方案

在使用单片机作为核心部件的硬件系统时，一般最常用的编程语言为汇编语言和C语言。

C语言在软件设计中是使用最多的语言，它的编写方式简单而且执行效率非常高，另外它还具有丰富的编写使用功能，所以在很多情况下，人们在进行软件设计时都是普遍使用C语言进行设计的。在不同种类型的单片机上，把C语言进行移植的时候，基本上不需要修改程序，因为C语言和单片机硬件系统不是相互依赖的关系。C语言程序设计是一种模块化的设计，它在库中有着很多标准的子程序，它对数据的处理能力很强，可供在编写程序时直接调用，让C语言更加容易学习掌握以及熟练运用。也可以自行编写相应的函数然后对此函数进行调用，整个程序都有规范的编写结构组织，他的可读性也是非常强。可划分为不同函数，结构规范，可读性强。C语言是目前在单片机编程中使用较多的语言，因为它学起来更容易理解和掌握，使用起来也非常方便，所以它被广泛应用在很多的单片机软件程序设计中。

汇编语言是面向机器程序设计的一种低级语言，在使用汇编语言编写程序时，通常需要结合其他高级语言才能完成编写任务。汇编语言虽然可以更加直接、简洁、有效的控制硬件系统，但是汇编语言编写的代码却复杂难懂，依赖于硬件系统，而且极难维护。汇编语言在软件程序设计中虽然很常用，但它的开发效率却非常低，耗时也很长，此外它只能针对指定的处理器进行优化。  

经以上分析，该系统的软件设计选择使用C语言对程序进行编程，因为C语言相对来说更简单更容易掌握，用C语言编写的程序更容易调试。

3 系统硬件电路设计

3.1 系统硬件电路构成

在设计硬件电路时，要先把电路的各小模块做好，每一个小模块都必须选用合适的元器件。元器件要根据所用芯片的性价比和可靠性进行选择，而电阻电容等小器件则要根据参数进行选择。系统选择了51单片机作为中心电路，利用观点反射类型的红外测距器件，红外测距器件有携带可以调节感应距离的电位器[6]。当视距和光线不符合学习条件时，系统中的发光二极管会不停闪烁，电路中的蜂鸣器也发出警示声音。液晶屏上显示的是学习剩余时间和当前的视距范围[7]。如果预设的时间结束时，蜂鸣器将会发出声音，且小灯会闪光提示。此时按下复位键系统暂停工作，可稍作休息，以免学习过度劳累；回来继续学习时，重新按下按键使系统重新计时运行。红外测距更灵敏、可靠、准确[8]。

3.2 显示系统

1．LED提示电路

LED产业在国内近几十年的发展以来，就被广泛应用于各类普通照明场景，近些年来，由于人们对半导体材料研究的不断进步，使LED的开发的工艺得到很大的进步，其应用范围也更加广泛，每一种颜色的LED的亮度都有很大的提高，都获得非常显著的研究使用成果，每一种色度的可见光都可以被二极管发光使用，并且还具有很高的发光效率[9]。系统电路的LED显示灯是用到了平时使用到的普通发光二极管，这种二极管是一种固态半导体的电子元器件，它可以将通过它的电能转换为人眼看得见的光能，它的耗能非常低，是一种非常节能的元器件，而且他的转换效能也是非常高的，另外在使用过程中寿命长且基本上没有什么辐射性，对人体没有伤害。此种类型的发光二极管已成为使用最受欢迎、使用最广泛的发光二极管之一，是一种新型的绿色照明电器。LED有诸多优点，如小体积、高亮度、寿命长且坚固耐用等[10]。在本次设计的视力保护仪就使用了LED发光闪烁实现系统要求的提示