目錄18347摘要 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1主程序設(shè)計(jì)首先完成系統(tǒng)初始化，對(duì)STM32微控制器及其相關(guān)外設(shè)進(jìn)行配置。初始化結(jié)束后，系統(tǒng)進(jìn)入主循環(huán)，啟動(dòng)光照傳感器檢測，以實(shí)現(xiàn)LED燈亮度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。與此同時(shí)，語音識(shí)別模塊完成初始化并進(jìn)入待命狀態(tài)，準(zhǔn)備接收用戶的語音指令。當(dāng)接收到語音指令時(shí)，系統(tǒng)會(huì)解析并執(zhí)行相應(yīng)操作，如設(shè)置時(shí)間提醒、通過語音控制開關(guān)燈以及設(shè)定保護(hù)距離等功能。超聲波傳感器檢測用于坐姿檢測，如果檢測到用戶坐姿太近，系統(tǒng)會(huì)通過語音提示用戶調(diào)整距離。久坐提醒初始化后，系統(tǒng)會(huì)檢測久坐時(shí)長，一旦超過預(yù)設(shè)值，就會(huì)提醒用戶站起活動(dòng)。此外，系統(tǒng)還會(huì)利用溫濕度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測環(huán)境中的溫度和濕度，并在顯示屏上呈現(xiàn)這些數(shù)據(jù)及時(shí)間信息。同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行WIFI模塊的初始化，通過MQTT協(xié)議與阿里云平臺(tái)建立連接，將收集到的溫濕度數(shù)據(jù)上傳至該云平臺(tái)。這樣，用戶就可以遠(yuǎn)程監(jiān)控環(huán)境條件，并根據(jù)需要調(diào)整設(shè)置或接收通知。4.2數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)溫濕度傳感器初始化單總線通信，溫濕度傳感器流程圖如圖4-1所示。圖4-1溫濕度傳感器流程圖光照傳感器采用ADC通道，光照傳感器流程圖如圖4-2所示。圖4-2光照傳感器流程圖超聲波傳感器采用回波協(xié)議，超聲波傳感器流程圖如圖4-3所示。圖4-3超聲波傳感器流程圖4.3控制策略模塊設(shè)計(jì)啟動(dòng)系統(tǒng)后，初始化語音模塊，確保語音識(shí)別和語音合成功能正常。接著，使用傳感器檢測用戶的坐姿距離。如果坐姿距離合適，系統(tǒng)繼續(xù)檢測；如果坐姿距離不合適，系統(tǒng)通過語音模塊進(jìn)行語音提示，例如：“您的坐姿距離過近，請(qǐng)調(diào)整到合適的距離?！彪S后，系統(tǒng)等待用戶調(diào)整坐姿距離，并重新檢測。如果坐姿距離仍然不合適，系統(tǒng)重復(fù)語音提示；如果坐姿距離合適，系統(tǒng)繼續(xù)檢測。系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行，控制策略如圖4-4所示。圖4-4控制策略4.4通信模塊設(shè)計(jì)首先，對(duì)ESP8266模塊進(jìn)行初始化，配置其基本的Wi-Fi參數(shù)。隨后，嘗試連接至指定的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，輸入對(duì)應(yīng)的SSID和密碼。在連接過程中，持續(xù)檢測連接狀態(tài)，一旦連接成功，則繼續(xù)完成網(wǎng)絡(luò)連接的建立。若連接失敗，則處理連接錯(cuò)誤，如重試或顯示錯(cuò)誤消息，然后重新嘗試連接。一旦網(wǎng)絡(luò)連接建立，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)，使用MQTT協(xié)議，并接收傳入的數(shù)據(jù)或消息。接收到數(shù)據(jù)后，解析并執(zhí)行相應(yīng)的操作，如觸發(fā)事件或更新狀態(tài)。會(huì)話結(jié)束時(shí)，適當(dāng)斷開網(wǎng)絡(luò)連接，釋放資源，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。通信模塊設(shè)計(jì)如圖4-5所示。圖4-5通信模塊設(shè)計(jì)4.5顯示模塊首先，初始化SPI接口，設(shè)置主設(shè)備的SPI引腳，并配置通信參數(shù)。接著發(fā)送一系列初始化命令，以配置顯示模式和像素格式。隨后，打開顯示并根據(jù)需要設(shè)置顯示參數(shù)，如背光亮度和對(duì)比度。接下來，通過SPI將圖像或文本數(shù)據(jù)發(fā)送到LCD，并確保顯示更新以反映最新的數(shù)據(jù)。如圖4-6。圖4-6顯示模塊設(shè)計(jì)4.6APP功能實(shí)現(xiàn)登錄阿里云飛燕平臺(tái)，首先訪問阿里云官網(wǎng)并使用賬號(hào)登錄，隨后進(jìn)入生活物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)（即飛燕平臺(tái)）。在控制臺(tái)左側(cè)選擇“項(xiàng)目管理”，點(diǎn)擊“創(chuàng)建項(xiàng)目”，填寫項(xiàng)目名稱等相關(guān)信息以完成項(xiàng)目創(chuàng)建。接著，在已創(chuàng)建的項(xiàng)目中點(diǎn)擊“創(chuàng)建產(chǎn)品”，補(bǔ)充產(chǎn)品相關(guān)信息完成產(chǎn)品的創(chuàng)建。然后，在產(chǎn)品詳情頁面點(diǎn)擊“功能定義”，通過添加自定義功能或選擇標(biāo)準(zhǔn)功能來定義產(chǎn)品的具體功能。配置人機(jī)交互，點(diǎn)擊“人機(jī)交互”，配置APP相關(guān)參數(shù)，包括設(shè)備面板、多語言管理、配網(wǎng)引導(dǎo)等，并選擇或創(chuàng)建設(shè)備面板，配置APP展示的基本信息。設(shè)備調(diào)試，點(diǎn)擊“設(shè)備調(diào)試”，新增測試設(shè)備，填寫設(shè)備名稱等信息，并獲取設(shè)備的配網(wǎng)二維碼，用于后續(xù)設(shè)備綁定。配置產(chǎn)品說明，在“人機(jī)交互”頁面填寫產(chǎn)品說明書，上傳產(chǎn)品說明書文件，并生成配網(wǎng)二維碼，用于設(shè)備綁定。發(fā)布產(chǎn)品，點(diǎn)擊“批量投產(chǎn)”，確認(rèn)產(chǎn)品基本信息，確保產(chǎn)品名稱符合規(guī)范，選中相關(guān)協(xié)議，點(diǎn)擊“產(chǎn)品發(fā)布”。下載并使用云智能APP，掃描二維碼下載云智能APP，打開APP，掃描配網(wǎng)二維碼，綁定設(shè)備后使用。APP功能設(shè)計(jì)如圖4-7所示。圖4-7APP功能設(shè)計(jì)5系統(tǒng)測試系統(tǒng)測試是一個(gè)全面檢驗(yàn)整個(gè)系統(tǒng)的過程，涉及功能、性能、安全性以及兼容性等多個(gè)方面的評(píng)估。其目的在于確認(rèn)系統(tǒng)符合設(shè)計(jì)規(guī)范，并保證系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中能夠穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。通過系統(tǒng)測試，可以驗(yàn)證系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)是否達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，確保最終用戶能夠正常使用。5.1坐姿檢測功能測試各模塊硬件測試效果如圖5-1所示，各硬件模塊都在正常運(yùn)轉(zhuǎn)。圖5-1硬件模塊測試效果圖實(shí)時(shí)坐姿評(píng)估的過程中，系統(tǒng)能夠在屏幕上顯示用戶與屏幕之間的具體距離，并判斷該距離是否符合健康標(biāo)準(zhǔn)。一旦檢測到用戶與屏幕之間的距離過近，系統(tǒng)將在界面上明確提示距離過近的信息。并用語音模塊進(jìn)行報(bào)警提示；當(dāng)坐姿過近時(shí)，喇叭成功播放“離得太近了，注意距離”語音播報(bào)。距離過近時(shí)的測試結(jié)果如圖5-2所示。圖5-2距離過近時(shí)的測試結(jié)果圖5.2APP遠(yuǎn)程控制功能測試手機(jī)APP上左側(cè)從上到下顯示的分別是，空氣溫度，空氣濕度，光照強(qiáng)度，視距，久坐時(shí)間，視距保護(hù)，燈光強(qiáng)度。右側(cè)從上到下顯示的分別是視距下限，光照強(qiáng)度下限，久坐時(shí)長上線。APP功能圖如圖5-3所示，APP界面模塊正常工作。圖5-3APP功能圖通過遠(yuǎn)程手機(jī)APP控制，來進(jìn)行燈光的調(diào)節(jié)。將燈光亮度從0調(diào)至80時(shí)，APP調(diào)節(jié)燈光圖如圖5-4所示。圖5-4APP調(diào)節(jié)燈光圖5.3定時(shí)提醒功能測試通過遠(yuǎn)程手機(jī)APP控制，來進(jìn)行久坐時(shí)間的調(diào)節(jié)，進(jìn)行定時(shí)提醒。將久坐時(shí)間設(shè)置為五分鐘時(shí)，久坐時(shí)間設(shè)置圖如圖5-5所示。圖5-5久坐時(shí)間設(shè)置圖當(dāng)久坐時(shí)間達(dá)到五分鐘，系統(tǒng)將用語音模塊進(jìn)行提示，喇叭成功播放“你已經(jīng)在書桌前很長時(shí)間了，休息一下吧”語音播報(bào)。5.4語音控制功能測試通過語音控制功能調(diào)節(jié)燈光，系統(tǒng)采用“你好喵喵”作為喚醒詞，用以啟動(dòng)語音識(shí)別功能并準(zhǔn)備接收后續(xù)的操作指令。一旦系統(tǒng)被喚醒，可以通過說出如“調(diào)亮燈光”的命令來實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光亮度的調(diào)節(jié)。語音調(diào)節(jié)燈光圖如圖5-7所示。圖5-6語音調(diào)節(jié)燈光圖6結(jié)論本研究開發(fā)了一款以STM32為主控制器的視力保護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)整合了傳感器、語音模塊以及WiFi模塊，實(shí)現(xiàn)了對(duì)用戶用眼環(huán)境和用眼行為的實(shí)時(shí)監(jiān)控與智能化分析。通過智能提示用戶調(diào)整用眼姿勢及適時(shí)休息，此系統(tǒng)旨在有效保護(hù)用戶的視力。系統(tǒng)的構(gòu)建圍繞STM32核心控制單元，確保了對(duì)各種組件的有效集成與操作，進(jìn)而為用戶提供了一個(gè)全面的視力保護(hù)解決方案。研究成果表明，該系統(tǒng)在緩解現(xiàn)代人因長時(shí)間使用電子設(shè)備而導(dǎo)致的視力健康問題方面具有顯著效果，能夠有效降低用戶的用眼疲勞感和視力下降風(fēng)險(xiǎn)。然而，在研究過程中也發(fā)現(xiàn)了一些不足之處。首先，雖然系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了基本的實(shí)時(shí)監(jiān)測和智能提醒功能，但在個(gè)性化設(shè)置方面仍有待提升。不同用戶的用眼習(xí)慣和需求存在差異，系統(tǒng)應(yīng)能夠根據(jù)用戶的個(gè)體特征進(jìn)行更加精準(zhǔn)的調(diào)節(jié)和提醒。其次，系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)還有一定的優(yōu)化空間，如傳感器的精度和穩(wěn)定性、系統(tǒng)的功耗等方面，都有待進(jìn)一步提升。為了改進(jìn)上述不足，未來的研究將聚焦于以下幾個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域：首先，在個(gè)性化設(shè)置方面，計(jì)劃引入更為先進(jìn)的算法模型，以實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶眼部使用習(xí)慣和需求的精確分析與識(shí)別，進(jìn)而提供定制化的視力保護(hù)解決方案。其次，致力于優(yōu)化系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，旨在增強(qiáng)傳感器的精確度與穩(wěn)定性，同時(shí)降低能耗，以此提升系統(tǒng)整體性能及用戶體驗(yàn)。最后，將持續(xù)完善軟件算法，提高數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性與處理效率，并強(qiáng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，確保用戶數(shù)據(jù)得到充分保護(hù)，維護(hù)用戶隱私安全。此外，未來的研究還將探索將視力保護(hù)器系統(tǒng)與智能穿戴設(shè)備、智能家居等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備相結(jié)合的可能性，構(gòu)建更加完善的智慧健康生態(tài)系統(tǒng)。通過與其他設(shè)備的無縫連接和協(xié)同工作，系統(tǒng)能夠?yàn)橛脩籼峁└尤?、便捷、個(gè)性化的健康服務(wù)，進(jìn)一步提升用戶的生活質(zhì)量和健康水平。參考文獻(xiàn)[1]馮敏.基于單片機(jī)的視力保護(hù)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].移動(dòng)信息,2021,000(003):P.1-5.[2]張文玥,王曉飛,孫沛詩,等.基于單片機(jī)的視力保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2018,037(009):116-119.[3]趙穎,何英昊.基于STC89C52的多功能視力保護(hù)器設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)與軟件工程,2019.[4]閆晶晶,張濤,施圣洋.基于單片機(jī)的視力保護(hù)器設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代信息科技,2023,7(18):60-63.[5]黃悅,陳冬英,李凌懿,王杰,陳琦杰,舒萍.基于PWM的智能視力保護(hù)器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].高師理科學(xué)刊,2021,41(09):31-35.[6]李建.視力保護(hù)器的設(shè)計(jì)[J].中國新通信,2020,22(16):129.[7]張彥宇.基于單片機(jī)的超聲波視力保護(hù)器設(shè)計(jì)與研究[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用,2019,38(10):74-76.[8]呂曉穎.基于單片機(jī)的多功能視力保護(hù)器設(shè)計(jì)[J].科技與創(chuàng)新,2019,(10):52-53.[7]李建.視力保護(hù)器的設(shè)計(jì)[J].中國新通信,2020,22(16):129.[9]黃悅,陳冬英,李凌懿,等.基于PWM的智能視力保護(hù)器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].高師理科學(xué)刊,2021,41(09):31-35.[10]吳亮.一種超聲波視力保護(hù)器的設(shè)計(jì)[J].山西大同大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2019,35(01):14-16.[11]李芊均,孫正康,許新毅.一種多功能視力保護(hù)儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中國科技信息,2025,(04):64-67.[12]周健,徐興潔,周厚明.基于STM32單片機(jī)的智能視力保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2023,13(22):39-42+46.DOI:10.19981/j.CN23-1581/G3.2023.22.010.[13]WangC,ChengZ,AkramA,etal.Gogglesdet:gogglesdetectionwithclusteringtransformerandanewdataset[J].Signal,ImageandVideoProcessing,2025,19(1):188-188.

附錄1：原理圖附錄2：圖形化編程圖附錄3：PCB圖附錄4：部分程序代碼##ifdefSYSCLK_FREQ_HSEuint32_tSystemCoreClock=SYSCLK_FREQ_HSE;/*!<SystemClockFrequency(CoreClock)*/#elifdefinedSYSCLK_FREQ_24MHzuint32_tSystemCoreClock=SYSCLK_FREQ_24MHz;/*!<SystemClockFrequency(CoreClock)*/#elifdefinedSYSCLK_FREQ_36MHzuint32_tSystemCoreClock=SYSCLK_FREQ_36MHz;/*!<SystemClockFrequency(CoreClock)*/#elifdefinedSYSCLK_FREQ_48MHzuint32_tSystemCoreClock=SYSCLK_FREQ_48MHz;/*!<SystemClockFrequency(CoreClock)*/#elifdefinedSYSCLK_FREQ_56MHzuint32_tSystemCoreClock=SYSCLK_FREQ_56MHz;/*!<SystemClockFrequency(CoreClock)*/#elifdefinedSYSCLK_FREQ_72MHzuint32_tSystemCoreClock=SYSCLK_FREQ_72MHz;/*!<SystemClockFrequency(CoreClock)*/#else/*!<HSISelectedasSystemClocksource*/uint32_tSystemCoreClock=HSI_VALUE;/*!<SystemClockFrequency(CoreClock)*/#endif__Iuint8_tAHBPrescTable[16]={0,0,0,0,0,0,0,0,1,2,3,4,6,7,8,9};/***@}*//**@addtogroupSTM32F10x_System_Private_FunctionPrototypes*@{*/staticvoidSetSysClock(void);#ifdefSYSCLK_FREQ_HSEstaticvoidSetSysClockToHSE(void);#elifdefinedSYSCLK_FREQ_24MHzstaticvoidSetSysClockTo24(void);#elifdefinedSYSCLK_FREQ_36MHzstaticvoidSetSysClockTo36(void);#elifdefined