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| 智能文具盒 | 发布于:2018/11/30 | |
| 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，智能文具盒能自动檢测到，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。作者：凌忆鹏 来源：发明与创新·中学生 |
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