一种基于单片机的穿戴式UV感测装置研究

作者:罗红艳;章伟耀;孙奥; 刊名:信息通信 上传者:龚玲玲

【摘要】不同类型、不同强度的紫外线对人体的渗透程度及产生的生化作用也不同。文章将针对市场上现有UV感测器的体积大、功能单一的特点,运用HT46R64单片机为核心控制器,通过模块化的设计方法完成一款UV感测装置的设计制作。该装置体积小,使用方便,可以实时显示当前紫外线强度,能够很方便地与服饰、鞋帽等穿戴装备相结合,具有较好扩展应用前景和实用价值。

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0引言池集中放置在穿戴装置中,对环境中的紫外线值进行测试显示。随着人类生活和工业生产对自然环境破坏的不断累积,1硬件原理框图设计地球臭氧层被破坏的现象日趋严重。臭氧层的主要作用之一1.1硬件设计思路就是吸收太阳光中的紫外线,保护人类和动植物免遭短波紫设计的整体思路是将电子线路板集中放置在穿戴装置中,外线的伤害。紫外线是位于日光高能区的不可见光线,其波首先利用传感器将光模拟信号转换为电流信号,并将该信号长范围包括10nm~400nm,根据波长不同又被分为近紫外线送至放大电路,完成信号的放大补偿;然后经由模数转换电路(UVA),远紫外线(UVB)和超短紫外线(UVC),其对人体皮肤的进行换算,换算的结果再利用单片机实现内部数值比的计算;渗透程度各有不同。紫外线具有杀菌、消毒的作用,适当地照最后通过外部LCD电路将相应的结果进行数字的显示。电射紫外线,能够帮助人们治疗皮肤病和软骨病。但是,过量地路的硬件原理框图如图1所示。照射紫外线,尤其是UVB,则会引起皮肤红斑、验证,严重的情况下甚至会引起白内障、皮肤癌。考虑到人类是无法凭借肉眼发觉和判断紫外线的强弱程度,目前市场上已经出现了一些用于测量紫外线强度的UV感测器。本文将针对现有UV感测器的体积大,功能单一的特点,设计一种可穿戴式UV感测装置。主要研究思路是将电子线路板,电子线路板包括UV传感器、信号放大补偿电路、单片机、图1硬件原理框图LCD驱动芯片、LCD显示屏、第一时钟电路、按键电路和纽扣电 1.2核心器件选择考虑到设计的初衷是能够电路与服装、运动手环、帽子等穿戴装备进行集成,所以在进行核心器件选择的时候,在能够实现预期设计功能的前提下,尽可能选择体积较小的元器件,以保证整个装置在制作完成后尽可能地小巧轻便。因此,本系统采用HT46R64实现ADC转换。HT46R64是8位高性能精简指令级单片机,它有1个8位和1个16位定时/计数器,33×3或32×4段的LCD驱动工作电压约为2.2V~5.5V,功耗很低,非常适合用于手持式测量工具的设计。系统利用HT46R64的Timer/Event Counter来控制穿戴设备。考虑到Timer/Event Counter具有中断功能,这种方式将保证了系统计时功能地精确性,使测试数据与时间能够更加准确的对应起来,有利于使用者将紫外线监测的时间与强度直接关联对比分析。系统通过HT46R64的SEG PORT控制外部LCD电路,将单片机内部的换算输出结果正常显示与输出。整个电路的设计原理图如图2所示。图2硬件原理图2软件流程图设计在进行系统软件设计时,采用模块化的设计思路,逐个完成各部分电路的功能控制。其时间模块设计流程和UV软件模块设计流程分别如图3、图4所示。图3时间模块设计流程图4 UV模块设计流程 3数据测试为验证设计的可行性,在完成实物的制作后,对其相关功能进行了数据测试。首先,将设备电源端外接5V电压,使其达到正常工作状态。电路接通后,由于此时测试环境为室内,没有紫外光源,故UVI测量的显示结果为“00”,如图5所示。图5实物图然后将电路放置在紫外线灯附近,逐渐调整其与紫外光灯的距离,测量、记录相应的显示结果。为了对比测量数据的准确性,在每次进行测量的同时借助UV感测仪同时测量相应的UV值。两种测量的记录结果详见表1。表1 UV测试结果对比由实验所测得的数据可见,本文所设计的穿戴式UV感测装置与传统UV感测仪在测量紫外线方面的精度基本一致。4结语本次设计完成的穿戴式UV感测装置由于采用了新型单片机,内部主要通过UV传感器与单片机、信号放大补偿电路、LC

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