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基于STM32C8T6單片機(jī)的視力檢測儀設(shè)計的研究論文
摘 要： 隨著時代的發(fā)展， 近視人數(shù)在增多， 所以人們要求可以更加方便的測試視力。傳統(tǒng)的視力檢測方法需要醫(yī)護(hù)人員參與到檢測過程中， 對于測試者及其不方便。本文提出了一種基于STM32F103c8t6單片機(jī)的視力測試儀的設(shè)計方案， 軟件采用C語言編程， 顯示部分采用串口屏顯示， 以國際標(biāo)準(zhǔn)視力表“E”字為視標(biāo)， 每次隨機(jī)顯示一個字符。因此本系統(tǒng)可以進(jìn)行自我視力檢測， 且本產(chǎn)品使用方便， 成本低， 具有較大優(yōu)勢。
關(guān)鍵詞： 單片機(jī)； 視力檢測儀； 串口屏；
1、 引言
視力， 常用視角分辨率來表示， 指的是人眼辨別細(xì)節(jié)的能力。而視力的檢測又常用視力表來檢測， 當(dāng)今世界視力表有很多種， 目前我國常用的視力表是用“E”字作視標(biāo)。本文提出了一種基于STM32C8T6單片機(jī)的視力檢測儀的設(shè)計方案， 該檢測儀以單片機(jī)為控制核心， 串口屏為顯示手段， 語音播報為提示手段， 可進(jìn)行自我視力檢測。
2、 硬件設(shè)計
本設(shè)計硬件由單片機(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控制語音合成模塊發(fā)出“開始測試”聲音， 引導(dǎo)測試者進(jìn)行視力檢測；測試者只需將視標(biāo)開口方向的判斷情況通過鍵盤輸入即可；單片機(jī)對輸入按鍵值進(jìn)行判斷是否正確， 同時發(fā)出語音提示， 最后通過發(fā)送語音告訴測試者視力情況。
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， 其程序存儲器容量是64KB, 單片機(jī)主要完成串口屏控制， 語音合成控制以及結(jié)果判決等過程， 串口屏通過藍(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)送過來的指令， 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)對液晶屏的控制變得更加簡單， 讓普通的單片機(jī)可以驅(qū)動復(fù)雜的圖像處理。
2.3、 無線通信模塊
藍(lán)牙是一種支持設(shè)備短距離通信的無線電技術(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， 就可實現(xiàn)藍(lán)牙模塊與單片機(jī)的串口通信。
2.4、 語音合成模塊
本系統(tǒng)使用的是SYN6288語音合成芯片， 其支持BIG5、GB2312、GBK和UNICODE等常見的格式的文本， 具有可靠的、清晰的、標(biāo)準(zhǔn)的中文語音合成效果。工作方式是通過單片機(jī)向串口發(fā)送文本， 然后通過單片機(jī)控制該芯片合成語音， 具有使用方便， 開發(fā)方便的優(yōu)點。
3、 軟件設(shè)計
采用Keil5作為開發(fā)平臺， 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、輸入識別模塊、語音合成模塊、視力等級判別模塊。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)， 輸入識別模塊用于輸入的鍵值， 語音合成模塊用于語音提示體驗者的選擇是否正確。結(jié)果判別模塊是將收到的鍵值與單片機(jī)存儲的視力表比較， 得出視力結(jié)果， 通過語音播報視力值與近視度數(shù)。
3.1、 隨機(jī)數(shù)生成模塊
為了避免每次視力測試的“E”圖標(biāo)的開口具有規(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)通過一個種子產(chǎn)生的， 也就是說可以引用頭文件“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)的開口方向。
3.2、 輸入識別模塊
本模塊是將鍵值信息傳遞給單片機(jī)， 本系統(tǒng)共使用了六個按鍵值， 按鍵功能如表1所示
表1 按鍵功能
3.3、 語音合成模塊
當(dāng)單片機(jī)需要發(fā)出語音的時候， 單片機(jī)就會向串口UART1發(fā)送需要的中文字符， 然后語音合成函數(shù)speech （） 就會對其處理， 最后發(fā)出語音提示測試者。
3.4、 視力等級判別模塊
單片機(jī)將獲得的鍵值與程序中的視力表數(shù)組進(jìn)行對比， 采用的算法是， 從視力表的首行開始， 每次每行隨機(jī)取出三個視標(biāo)， 參與者答對的話， flag_correct加1, 當(dāng)flag_correct大于3的時候， 就會直接進(jìn)入下一行測試。當(dāng)?shù)谝淮纬霈F(xiàn)同一行的答錯次數(shù)大于3次時， 則返回上一行進(jìn)行測試， 記錄標(biāo)志位flag_return為1.在接下來的測試中再次出現(xiàn)答錯次數(shù)大于3次時， 記錄標(biāo)志位flag_return為2, 這時輸出結(jié)果為當(dāng)前上行的視力值。
4、 結(jié)束語
本文設(shè)計了一種基于STM32C8T6單片機(jī)的智能視力測試儀， 相比較古老的、傳統(tǒng)的視力檢驗， 可在無專業(yè)人員幫助的情況下， 自我進(jìn)行對視力測試。通過實驗表明本系統(tǒng)對視力大的檢測確實帶來了方便， 測試結(jié)果也較為準(zhǔn)確。不足之處在于， 每次通過rand （） 函數(shù)取得隨機(jī)數(shù)是否是真正的隨機(jī)數(shù)， 是否會對視力測試結(jié)果造成影響。
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