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”字為視標, 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, 該檢測儀以單片機為控制核心, 串口屏為顯示手段, 語音播報為提示手段, 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作為開發平台, 流程如圖2所示。根據結構化的思想, 軟件可以分為以下模塊: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
為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, 也就是説可以引用頭文件“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為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為2, 這時輸出結果為當前上行的視力值。
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, 測試結果也較為準確。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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