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智能文具盒

长时间低头学习使学生患近视或颈椎病的概率大大增加.为了改善这一现状,我设计了一款智能文具盒.

一、功能设想

1.久坐提醒

开始学习时,按下智能文具盒上的按键记录学习时间,并在显示器上显示出来.当学习时间超过设定时间时,它会自动发出报警信号,提醒学生离开座位,适当活动和休息,同时播放音乐.在学校上课期间,为了不打扰其他同学学习,不按键;在家里学习时可以按下按键.

2.监测空气质量

当室内空气质量较差时,提醒人们通风换气.

3.监测环境温度、湿度

实时监测房间内的温度和湿度,并在显示器上显示出来.当温度高于最高设定温度或低于最低设定温度时,及时发出报警信号.当湿度低于设定值时,提醒人们适当补充水分.

4.降温

文具盒上的风扇能使人体的感知温度下降,提供更加舒适的学习环境.

5.监测用眼距离

当学生距离课本太近时,智能文具盒能自动检测到,并发出信号,提醒学生保持正确的坐姿.

二、结构设计

智能文具盒由控制器模块、传感器模块、人机交互模块、风扇和文具盒组成,其结构原理框图如图1所示.

1.控制器模块

使用MCU开发板作为控制器模块,网络上有许多相关的软件开源资料,可以大大缩减开发的过程.主要通过集成开发软件进行程序设计,处理传感器收集到的信息,实现文具盒的智能控制.

2.传感器模块

空气质量传感器可实时监测房间内的空气质量,并在显示器上显示出来.温湿度传感器监测学习环境的温度和湿度,超声波传感器测定人与文具盒之间的距离,间接得出人的头部与桌面的距离,从而判断学生的坐姿是否正确.

3.人机交互模块

利用蜂鸣器和LED组成的声光报警装置提醒学生,使其做出相应的反应.使用0.96寸的OLED显示器模块显示学习时间、空气质量、温度、湿度等信息.

4.文具盒

用AutoCAD设计文具盒的外观,用激光切割机切割亚克力板并将其拼装成文具盒.

三、制作过程

1.制作文具盒

激光切割机加工后的文具盒亚克力板块如图2所示.将这些板子按照预留的卡槽拼装成一个230mm×75mm×70mm的文具盒.

2.电路设计

将主控制板、各种传感器、LED、蜂鸣器、OLED显示器和风扇安装在文具盒的对应位置,用杜邦线将它们连接组成一个小型的控制系统.盒盖部分的内部电路组成和电子元器件布局如图3所示.

3.整体实现

用两个小合页将盒盖和合体连接,组成一个完整的文具盒,如图4所示.

4.测试

OLED显示器上的显示信息如图5所示,包括当前日期与时间、温湿度、空气质量、学习时间以及学生头部与文具盒之间的距离.

当环境内的有害气体浓度大于900ppm时,智能文具盒发出声光报警信号,并在显示器上显示相应的提示.当环境温湿度超出设定范围时,也会发出上述报警信号.

按下左边的按键,风扇启动,再按一次,风扇关闭.按下右边的按键,智能文具盒开始记录学习时间.如果学生头部与文具盒的距离小于25cm,文具盒报警,提醒学生保持正确的坐姿.

当学习时间超过设定时间时,文具盒发出报警信号,显示器上显示相应的提示信息.

智能论文范文结:

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