一种闪光频率测量仪论文和设计-邵欣欣

全文摘要

本实用新型涉及一种闪光频率测量仪，包括主控制器模块、与主控制器模块相连接的视觉刺激输出模块、按键模块以及闪烁频率显示模块，所述控制器模块包括单片机，所述单片机引脚输出PWM波控制视觉刺激输出模块闪烁频率，所述视觉刺激输出模块包括LED灯；所述按键模块分别与视觉刺激输出模块和主控制器模块相连接，通过按键模块调节PWM波的高、低电平宽度以及控制LED灯的发光强度，所述闪烁频率显示模块用于显示闪烁频率。本实用新型技术方案，具有构简单、性能可靠、了解个体眼疲劳的程度，警示休息的技术效果。

主设计要求

1.一种闪光频率测量仪，其特征在于：包括主控制器模块、与主控制器模块相连接的视觉刺激输出模块、按键模块以及闪烁频率显示模块，所述控制器模块包括单片机，所述单片机引脚输出PWM波控制视觉刺激输出模块闪烁频率，所述视觉刺激输出模块包括LED灯；所述按键模块分别与视觉刺激输出模块和主控制器模块相连接，通过按键模块调节PWM波的高、低电平宽度控制LED灯的发光强度，所述闪烁频率显示模块用于显示闪烁频率。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种闪光频率测量仪，其特征在于：所述视觉刺激输出模块还包括驱动LED电路工作的ULN2003芯片，所述ULN2003芯片由单片机控制。

3.根据权利要求1所述的一种闪光频率测量仪，其特征在于：所述主控制器模块设置为8051单片机。

4.根据权利要求2所述的一种闪光频率测量仪，其特征在于：所述LED灯为红、绿、黄三种颜色可选。

5.根据权利要求1所述的一种闪光频率测量仪，其特征在于：所述闪烁频率显示模块设置为LCD1602液晶显示屏。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及光学测量仪器技术领域，尤其是一种px基于RTX51 Tiny的闪光频率测量仪。

背景技术

一个频率较低的闪光点会刺激人眼产生忽明忽暗的视觉感觉，随着频率不断增加，这种闪烁感觉会不断消失，最后人眼会看到一个稳定的光信号，而此时闪烁的频率被称为闪光融合临界频率。闪光融合频率测试一般被作为评估人疲劳状态的一种辅助手段。

视觉疲劳是一种常见的综合症，由长时间的不当用眼导致其症状为眼睛疲劳、眼睛酸痛、眼干、视物模糊等，还有可能伴随着头晕、头疼的症状。随着社会的高速发展，生活节奏的不断加快，年轻人的生活包袱越来越重，视觉疲劳正成为现代人健康的“隐形杀手”。视觉疲劳的主要原因一般是学习\/工作时，注视区域光线不足或过强，导致眼睛负担过大，产生视觉疲劳。如果不进行合理的调适，就有可能诱发一系列的眼部疾病。因此提醒人们注意用眼过度，防止眼疲劳刻不容缓。

实用新型内容

基于上述问题，本实用新型提供一种结构简单、性能可靠、了解个体眼疲劳的程度，警示休息的一种闪光频率测量仪。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种闪光频率测量仪，括主控制器模块、与主控制器模块相连接的视觉刺激输出模块、按键模块以及闪烁频率显示模块，所述控制器模块包括单片机，所述单片机引脚输出PWM波控制视觉刺激输出模块闪烁频率，所述视觉刺激输出模块包括LED灯；所述按键模块分别与视觉刺激输出模块和主控制器模块相连接，通过按键模块调节PWM波的高、低电平宽度以及控制LED灯的发光强度，所述闪烁频率显示模块用于显示闪烁频率。

通过采用上述技术方案，LED灯用作人眼融合频率测试的视觉刺激，通过单片机引脚输出PWM波来控制闪烁的频率，通过按键调节控制频率为30~55HZ变化，并把闪烁频率显示在闪烁频率显示模块上；通过按键调节PWM波的高、低电平宽度，控制LED灯的发光强度。光照强度多次变化，来增加记录数据的准确率，通过检测个体闪光融合频率的变化量，了解个体眼疲劳的程度，从而警示休息。

本实用新型进一步设置：所述视觉刺激输出模块还包括驱动LED电路工作的ULN2003芯片，所述ULN2003芯片由单片机控制。

通过采用上述技术方案，由于大功率LED的工作电流需要达到20mA左右，普通型号的单片机无法直接驱动，所以选用ULN2003大功率控制芯片驱动LED电路，单片机来控制ULN2003芯片。

本实用新型进一步设置：所述主控制器模块设置为8051单片机。

通过采用上述技术方案，由于单片机外围部件的多样化，各硬件间的控制代码、软件中的各模块相互牵制、干扰等原因，开发过程中需要协调许多的问题，导致开发周期的明显加长。为了解决这个问题，在本实用新型设计系统中引入了RTX51 Tiny。RTX51 Tiny是Keli uVision中自带的一个小型嵌入式RTOS，具有较强的实时性、稳定性和可靠性，且维护方便。RTX51 Tiny是可以用来建立多个任务同时执行的系统。同时RTX51 Tiny支持16个任务，且运行时代码只需要900个字节，所以可以在所有的8051芯片上运行，用户只需要用标准C来编写程序就行了。

本实用新型进一步设置：所述闪烁频率显示模块设置为LCD1602液晶显示屏。

通过采用上述技术方案，LCD1602是一种工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符，具有微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧等优点。

本实用新型进一步设置：所述LED灯为红、绿、黄三种颜色可选。

通过采用上述技术方案，根据心理学实验要求，测试应该在封闭式暗环境中测量，并采用多种颜色LED作为刺激光源，光照强度多次变化，LED灯用作人眼融合频率测试的视觉刺激，分为三种红、绿、黄三种颜色，通过按键选择LED的颜色。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构图；

图2为本实用新型实施例的电路图；

图3为本实用新型实施例的中断流程图；

图中标号含义：1-主控制器模块；2-按键模块；3-视觉刺激输出模块；4-闪烁频率显示模块。

具体实施方式

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

参见附图1-3，本实用新型公开的一种闪光频率测量仪，括主控制器模块1、与主控制器模块1相连接的视觉刺激输出模块3、按键模块2以及闪烁频率显示模块4，所述控制器模块1包括单片机，所述单片机引脚输出PWM波控制视觉刺激输出模块3闪烁频率，所述视觉刺激输出模块3包括LED灯；所述按键模块2分别与视觉刺激输出模块3和主控制器模块1相连接，通过按键模块2调节PWM波的高、低电平宽度以及控制LED灯的发光强度，所述闪烁频率显示模块4用于显示闪烁频率。通过采用上述技术方案，LED灯用作人眼融合频率测试的视觉刺激，通过单片机引脚输出PWM波来控制闪烁的频率，通过按键调节控制频率为30~55HZ变化，并把闪烁频率显示在闪烁频率显示模块4上；通过按键调节PWM波的高、低电平宽度，控制LED灯的发光强度。光照强度多次变化，来增加记录数据的准确率，通过检测个体闪光融合频率的变化量，了解个体眼疲劳的程度，从而警示休息。一般情况下：随着光相刺激强度的增加(一定范围内)，闪光融合频率也随之增加。测试者在观察刺激光源在闪与不闪之间的情况下，微调频率，直到达到采集的临界状态。然后让测试者进行疲劳活动，在大约30分钟以后，再次测试，将数据进行对比，得出结论。为了使数据更具有说服力，可以在不同颜色和不同光强度的影响下，多次测试，达到采集目的。通过测量脑力劳动者作业后的闪光融合频率研究其工作负荷或者疲劳程度是比较常用的方法。闪光融合表现了视觉系统分辨时间能力的极限。它体现了人们辨别闪光能力的水平。闪光融合频率越高，表示大脑的意识水准也越高。当人疲劳时，人的意识降低，从而闪光融合频率降低。同一个人，在疲劳前后闪光融合的值相差的数值越高代表人越疲劳，通过这种方法对人体发出警示，提醒用户进行合理的视觉调适。

本实施例进一步设置：所述视觉刺激输出模块3还包括驱动LED电路工作的ULN2003芯片，所述ULN2003芯片由单片机控制。通过采用上述技术方案，由于大功率LED的工作电流需要达到20mA左右，普通型号的单片机无法直接驱动，所以选用ULN2003大功率控制芯片驱动LED电路，单片机来控制ULN2003芯片。

本实施例进一步设置：所述主控制器模块1设置为8051单片机。通过采用上述技术方案，由于单片机外围部件的多样化，各硬件间的控制代码、软件中的各模块相互牵制、干扰等原因，开发过程中需要协调许多的问题，导致开发周期的明显加长。为了解决这个问题，在本实用新型设计系统中引入了RTX51 Tiny。RTX51 Tiny是Keli uVision中自带的一个小型嵌入式RTOS，具有较强的实时性、稳定性和可靠性，且维护方便。RTX51 Tiny是可以用来建立多个任务同时执行的系统。同时RTX51 Tiny支持16个任务，且运行时代码只需要900个字节，所以可以在所有的8051芯片上运行，用户只需要用标准C来编写程序就行了。本次系统设计需要实现按键处理、1602显示、数据处理和控制PWM波输出4种功能。因为控制输出在中断中完成，所以需要创建1个任务初始化函数和5个任务函数，并在初始化任务执行完成时，将它从任务链表中删除。任务0：完成系统的初始化，包括中断系统、看门狗、开机界面、1602初始化、完成其他任务的创建。任务1：进行数据处理。任务2：按键状态扫描读取。任务3：按键状态处理。任务4：1602上疲劳和占空比的显示。任务5：看门狗的喂食。本系统在中断中执行的是PWM波的模拟输出，PWM波输出这个功能在一些高档单片机的内部有专用模块，用此类芯片实现PWM波输出只需要配置相应的寄存器就可以了，用8051单片机输出PWM波就需要用到一个定时器来实现。首先要确定PWM的周期T和占空比D，周期T可以提前计算好，存放入数组当中随时调用，通过将周期T碎片化来达到调制占空比的目的。如果需要占空比50%，只需要将100份碎片输出高电平，另外的100份输出低电平就能达50%。当需要相应的占空比D时，只需要改变高(低)电平在整体碎片的占有率就行了。

本实施例进一步设置：所述闪烁频率显示模块4设置为LCD1602液晶显示屏。通过采用上述技术方案，LCD1602是一种工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符，具有微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧等优点。

本实施例进一步设置：所述LED灯为红、绿、黄三种颜色可选。通过采用上述技术方案，根据心理学实验要求，测试应该在封闭式暗环境中测量，并采用多种颜色LED作为刺激光源，光照强度多次变化，LED灯用作人眼融合频率测试的视觉刺激，分为三种红、绿、黄三种颜色，通过按键选择LED的颜色。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，上述假设的这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

设计图

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