基於STM32C8T6單片機的視力檢測儀設計的研究論文

摘 要： 隨着時代的發展， 近視人數在增多， 所以人們要求可以更加方便的測試視力。傳統的視力檢測方法需要醫護人員參與到檢測過程中， 對於測試者及其不方便。本文提出了一種基於STM32F103c8t6單片機的視力測試儀的設計方案， 軟件採用C語言編程， 顯示部分採用串口屏顯示， 以國際標準視力表“E”字爲視標， 每次隨機顯示一個字符。因此本系統可以進行自我視力檢測， 且本產品使用方便， 成本低， 具有較大優勢。

關鍵詞： 單片機； 視力檢測儀； 串口屏；

1、 引言

視力， 常用視角分辨率來表示， 指的是人眼辨別細節的能力。而視力的檢測又常用視力表來檢測， 當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。本文提出了一種基於STM32C8T6單片機的視力檢測儀的設計方案， 該檢測儀以單片機爲控制核心， 串口屏爲顯示手段， 語音播報爲提示手段， 可進行自我視力檢測。

2、 硬件設計

本設計硬件由單片機主控模塊、串口觸摸屏、藍牙模塊和鍵盤輸入模塊、語音合成模塊構成， 硬件結構圖如圖1所示。單片機CPU控制語音合成模塊發出“開始測試”聲音， 引導測試者進行視力檢測；測試者只需將視標開口方向的判斷情況通過鍵盤輸入即可；單片機對輸入按鍵值進行判斷是否正確， 同時發出語音提示， 最後通過發送語音告訴測試者視力情況。

2.1、 單片機模塊

單片機主控模塊使用STM32單片機， 他具有性能好、功耗低和成本低的優點， 其程序存儲器容量是64KB, 單片機主要完成串口屏控制， 語音合成控制以及結果判決等過程， 串口屏通過藍牙與單片機串口連接， 用於接收單片機的指令傳輸。

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UART串口發送過來的指令， 完成在液晶屏上顯示漢字圖案的操作。本系統使用的是淘晶馳串口屏， 可以使單片機對液晶屏的控制變得更加簡單， 讓普通的單片機可以驅動複雜的圖像處理。

2.3、 無線通信模塊

藍牙是一種支持設備短距離通信的無線電技術。藍牙的標準是IEEE802.15, 工作在2.4GHz頻帶。本系統使用的是藍牙模塊HC-05, 其RXD接單片機的PA9端口， TXD連接單片機的PA10端， 這樣， 就可實現藍牙模塊與單片機的串口通信。

2.4、 語音合成模塊

本系統使用的是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、標準的中文語音合成效果。工作方式是通過單片機向串口發送文本， 然後通過單片機控制該芯片合成語音， 具有使用方便， 開發方便的優點。

3、 軟件設計

採用Keil5作爲開發平臺， 流程如圖2所示。根據結構化的思想， 軟件可以分爲以下模塊：隨機數模塊、輸入識別模塊、語音合成模塊、視力等級判別模塊。隨機模塊可生成0~3的隨機數， 利用這一隨機數可控制屏幕顯示圖標， 輸入識別模塊用於輸入的鍵值， 語音合成模塊用於語音提示體驗者的選擇是否正確。結果判別模塊是將收到的鍵值與單片機存儲的視力表比較， 得出視力結果， 通過語音播報視力值與近視度數。

3.1、 隨機數生成模塊

爲了避免每次視力測試的“E”圖標的.開口具有規律性， 本系統採用了隨機數去控制每一行中“E”的開口方向， 而這隨機數是由可確定的線性同餘函數通過一個種子產生的， 也就是說可以引用頭文件“stalib.h”中的rand （） 函數， 即t=rand （） %4, 因此這些隨機數在閉區間[0, 3]之間分佈， 從而確定了圖標的開口方向。

3.2、 輸入識別模塊

本模塊是將鍵值信息傳遞給單片機， 本系統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

當單片機需要發出語音的時候， 單片機就會向串口UART1發送需要的中文字符， 然後語音合成函數speech （） 就會對其處理， 最後發出語音提示測試者。

3.4、 視力等級判別模塊

單片機將獲得的鍵值與程序中的視力表數組進行對比， 採用的算法是， 從視力表的首行開始， 每次每行隨機取出三個視標， 參與者答對的話， flag_correct加1, 當flag_correct大於3的時候， 就會直接進入下一行測試。當第一次出現同一行的答錯次數大於3次時， 則返回上一行進行測試， 記錄標誌位flag_return爲1.在接下來的測試中再次出現答錯次數大於3次時， 記錄標誌位flag_return爲2, 這時輸出結果爲當前上行的視力值。

4、 結束語

本文設計了一種基於STM32C8T6單片機的智能視力測試儀， 相比較古老的、傳統的視力檢驗， 可在無專業人員幫助的情況下， 自我進行對視力測試。通過實驗表明本系統對視力大的檢測確實帶來了方便， 測試結果也較爲準確。不足之處在於， 每次通過rand （） 函數取得隨機數是否是真正的隨機數， 是否會對視力測試結果造成影響。

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