第第頁(yè)共42頁(yè)智能眼部按摩儀設(shè)計(jì)摘要：隨著現(xiàn)代生活節(jié)奏的加快和電子技術(shù)的飛速發(fā)展，眼部疲勞、干澀成為人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ?jiàn)的問(wèn)題。本文介紹了一款基于AT89C52單片機(jī)的智能眼部按摩儀設(shè)計(jì)，旨在緩解現(xiàn)代人常見(jiàn)的眼部不適問(wèn)題。該按摩儀以單片機(jī)AT89C52為控制器、結(jié)合了0.96OLED顯示屏、DS18B20溫度傳感器、ST021溫度加熱模塊、振動(dòng)模塊、DFPlayerMini音頻播放模塊以及藍(lán)牙手機(jī)APP通訊技術(shù)，通過(guò)調(diào)節(jié)溫度和振動(dòng)頻率，提供個(gè)性化、舒適的眼部按摩體驗(yàn)。DS18B20溫度傳感器監(jiān)測(cè)眼部周圍環(huán)境溫度，而ST021溫度加熱模塊智能調(diào)控溫度，為用戶提供舒適的熱敷按摩，有效緩解眼部疲勞。振動(dòng)模塊采用合理的振動(dòng)頻率，通過(guò)按摩眼部周圍肌肉，促使眼部放松，提高按摩效果。DFPlayerMini音頻播放模塊內(nèi)置多種音頻文件，用戶可選擇放松音樂(lè)或提示音，增強(qiáng)按摩體驗(yàn)。通過(guò)藍(lán)牙手機(jī)APP通訊，用戶可遠(yuǎn)程控制按摩儀啟停、調(diào)節(jié)溫度和振動(dòng)頻率，實(shí)現(xiàn)了便捷的操控方式。本設(shè)計(jì)在滿足眼部按摩需求的基礎(chǔ)上，注重用戶體驗(yàn)與個(gè)性化定制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該智能眼部按摩儀在提供有效按摩的同時(shí)，具備了良好的人機(jī)交互性和用戶個(gè)性化體驗(yàn)，為眼部健康提供了一種智能且實(shí)用的解決方案。為眼部按摩儀的未來(lái)發(fā)展提供了參考。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；眼部按摩；溫度調(diào)節(jié)；振動(dòng)調(diào)節(jié)；APPAbstract:Withtheacceleratingpaceofmodernlifeandtherapiddevelopmentofelectronictechnology,eyefatigueanddrynesshavebecomecommonissuesinpeople'sdailylives.InthispaperintroducesanintelligenteyemassagerdesignbasedontheAT89C52microcontrollerisintroduced,aimingtoalleviatecommoneyediscomfortexperiencedbymodernindividuals.Themassagerintegratesa0.96OLEDdisplay,DS18B20temperaturesensor,ST021temperatureheatingmodule,vibrationmodule,DFPlayerMiniaudioplaybackmodule,andBluetoothcommunicationtechnologywithamobileapp.Byadjustingtemperatureandvibrationfrequency,itprovidesapersonalizedandcomfortableeyemassageexperience.TheDS18B20temperaturesensormonitorstheambienttemperaturearoundtheeyes,whiletheST021temperatureheatingmoduleintelligentlyregulatesthetemperature,offeringusersacomfortablewarmcompressmassagethateffectivelyrelieveseyefatigue.Thevibrationmoduleemploysareasonablevibrationfrequencytomassagethemusclesaroundtheeyes,promotingrelaxationandenhancingthemassageeffect.TheDFPlayerMiniaudioplaybackmodulecomeswithvariousaudiofiles,allowinguserstochooserelaxingmusicorpromptsounds,enhancingtheoverallmassageexperience.ThroughBluetoothcommunicationwithamobileapp,userscanremotelycontrolthemassager'son/off,temperatureadjustment,andvibrationfrequency,achievingconvenientoperation.Thisdesign,focusingonmeetingthedemandforeyemassages,emphasizesuserexperienceandpersonalizedcustomization.Experimentalresultsindicatethatthisintelligenteyemassagernotonlyprovideseffectivemassagesbutalsoexhibitsgoodhuman-machineinteractionandpersonalizeduserexperiences,offeringanintelligentandpracticalsolutionforeyehealth.Thedesignnotonlyachievestechnologicalinnovationbutalsoprovidesvaluableinsightsforthefuturedevelopmentofeyemassagers.Keywords:Microcontroller,EyeMassage,TemperatureRegulation,VibrationRegulation,App目錄1緒論 62系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 72.1設(shè)計(jì)需求或需求分析 72.2系統(tǒng)總體方案 82.3主要元器件選型 93系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 143.1系統(tǒng)總體電路設(shè)計(jì) 143.2單片機(jī)最小電路設(shè)計(jì) 143.3顯示屏電路設(shè)計(jì) 153.4溫度傳感器電路設(shè)計(jì) 163.5藍(lán)牙電路設(shè)計(jì) 163.6振動(dòng)模塊電路設(shè)計(jì) 173.7加熱電路設(shè)計(jì) 173.8按鍵模塊電路設(shè)計(jì) 184系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 184.1軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境 194.2主程序設(shè)計(jì) 194.3溫度控制程序設(shè)計(jì) 214.4振動(dòng)控制程序設(shè)計(jì) 214.5按鍵程序設(shè)計(jì) 224.6顯示程序設(shè)計(jì) 224.7手機(jī)APP設(shè)計(jì) 225系統(tǒng)測(cè)試 245.1硬件的調(diào)試 245.2系統(tǒng)軟件調(diào)試 245.3功能調(diào)試 246結(jié)論 26參考文獻(xiàn) 27致謝 28附錄A原理圖 29附錄B實(shí)物圖 30附錄C程序清單 31

1緒論近年來(lái)，隨著居民生活水平不斷提高，消費(fèi)升級(jí)、內(nèi)卷經(jīng)濟(jì)和老年經(jīng)濟(jì)屬性的共同作用使得按摩器行業(yè)保持了穩(wěn)定的增長(zhǎng)勢(shì)頭。這種趨勢(shì)的根本原因在于人們對(duì)個(gè)人健康的日益關(guān)注，而按摩器作為個(gè)人健康護(hù)理產(chǎn)品，恰好滿足了這一需求。預(yù)計(jì)到2023年，我國(guó)小型按摩器行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模將突破百億，展現(xiàn)出強(qiáng)勁的市場(chǎng)潛力。在整體趨勢(shì)中，消費(fèi)升級(jí)是主要推動(dòng)按摩器市場(chǎng)增長(zhǎng)的動(dòng)力之一。隨著人均可支配收入的提升，人們對(duì)于健康生活的追求越發(fā)強(qiáng)烈，從而推動(dòng)了高品質(zhì)、智能化的按摩器需求。同時(shí)，社會(huì)中“內(nèi)卷經(jīng)濟(jì)”和“老年經(jīng)濟(jì)”屬性的崛起也為按摩器行業(yè)帶來(lái)了新的機(jī)遇。內(nèi)卷經(jīng)濟(jì)下，人們更加注重身體健康，而老年經(jīng)濟(jì)的崛起則促使對(duì)于舒適、健康的產(chǎn)品需求不斷增長(zhǎng)。值得注意的是，我國(guó)按摩器的滲透率仍然相對(duì)較低，這表明市場(chǎng)具備較大的提升空間。小型按摩儀逐漸朝著智能化和年輕化方向發(fā)展，這體現(xiàn)在產(chǎn)品功能的不斷創(chuàng)新和技術(shù)水平的提升。與此同時(shí)，便攜式按摩器產(chǎn)品正在加快迭代創(chuàng)新的速度，以滿足年輕市場(chǎng)的需求。便攜化和智能化的小型按摩器需求也將逐步釋放，為市場(chǎng)帶來(lái)新的增長(zhǎng)動(dòng)力。總體而言，小型按摩器行業(yè)在不斷滿足消費(fèi)者需求的同時(shí)，也在技術(shù)和創(chuàng)新方面迎來(lái)了巨大的機(jī)遇。隨著社會(huì)的進(jìn)步和人們對(duì)健康關(guān)注的不斷升溫，預(yù)計(jì)小型按摩器市場(chǎng)將在未來(lái)持續(xù)蓬勃發(fā)展。我國(guó)面臨人口老齡化的趨勢(shì)，這使得對(duì)老年人健康需求的關(guān)注日益重要。在這個(gè)背景下，按摩儀作為一種非侵入性、舒適的健康輔助工具，為老年人提供了有效的疲勞緩解和養(yǎng)生保健途徑。按摩器通過(guò)放松老年人的緊張肌肉，有助于緩解身體疲勞感，提升整體舒適感。同時(shí)，按摩器還能促進(jìn)血液循環(huán)，加速老年人身體的康復(fù)過(guò)程，提高生活質(zhì)量。根據(jù)國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)最新發(fā)布的《中國(guó)家庭醫(yī)療保健指南》，老年人是使用按摩器具保健和養(yǎng)生的重要人群之一。這一指南的提出強(qiáng)調(diào)了按摩器在老年人健康管理中的積極作用，為該群體提供了科學(xué)的保健建議。此外，隨著青少年對(duì)電子產(chǎn)品的普及，特別是長(zhǎng)時(shí)間玩游戲?qū)е卵劬ζ诔蔀橐粋€(gè)普遍問(wèn)題。在這方面，按摩儀的研究不僅能幫助老年人緩解疲勞，還能為青少年提供眼部保護(hù)和改善視力的輔助手段。因此，按摩儀的應(yīng)用范圍逐漸拓展，成為全年齡段關(guān)注健康的一種創(chuàng)新方式。隨著科技的不斷創(chuàng)新，眼部按摩儀行業(yè)也在技術(shù)方面迎來(lái)了一場(chǎng)革命。不再局限于傳統(tǒng)的按摩方式，新一代眼部按摩儀融合了紅外熱療、聲波按摩、電磁波按摩等多種先進(jìn)技術(shù)，極大地提升了產(chǎn)品的功能和效果。目前，紅外熱療技術(shù)能夠深入溫暖眼部周圍的組織，促進(jìn)血液循環(huán)，緩解眼部疲勞。聲波按摩則通過(guò)高頻振動(dòng)傳遞至眼部，刺激眼部肌肉，有效緩解眼部緊張和不適感。電磁波按摩則以電磁場(chǎng)的方式作用于眼部，促進(jìn)細(xì)胞代謝，有助于眼部組織的修復(fù)與恢復(fù)。這些先進(jìn)技術(shù)的融合使得眼部按摩儀在提供舒適按摩的同時(shí)，更全面地關(guān)注眼部健康。然而，眼部按摩儀的發(fā)展趨勢(shì)正逐漸向智能化靠攏。隨著人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，智能按摩器將成為市場(chǎng)的主導(dǎo)產(chǎn)品。智能按摩器能夠通過(guò)感應(yīng)技術(shù)自動(dòng)調(diào)整按摩強(qiáng)度和模式，根據(jù)用戶的身體狀況和需求，提供個(gè)性化的按摩體驗(yàn)。這種智能化的設(shè)計(jì)讓用戶無(wú)需手動(dòng)設(shè)置，只需輕松享受智能按摩的便利。此外，智能按摩器還具備遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的功能。通過(guò)連接到手機(jī)或其他智能設(shè)備，用戶可以隨時(shí)隨地遠(yuǎn)程操控按摩器，調(diào)整按摩強(qiáng)度、模式等參數(shù)。同時(shí)，智能按摩器還能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)使用數(shù)據(jù)，為用戶提供個(gè)性化的按摩建議，使按摩服務(wù)更加便捷、科學(xué)和貼近用戶需求。這一發(fā)展趨勢(shì)不僅提升了眼部按摩儀的智能水平，也為用戶帶來(lái)了更為先進(jìn)、舒適的按摩體驗(yàn)。2系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案2.1設(shè)計(jì)需求或需求分析研究旨在通過(guò)綜合利用顯示屏、溫度調(diào)控、振動(dòng)模塊、音頻播放及藍(lán)牙通訊等技術(shù)，設(shè)計(jì)一款具備智能、個(gè)性化的眼部按摩儀，為用戶提供全面而愉悅的眼部護(hù)理體驗(yàn)。設(shè)計(jì)智能眼部按摩儀，采用先進(jìn)技術(shù)提供全面的眼部護(hù)理。顯示屏設(shè)計(jì)：顯示屏用于直觀展示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、實(shí)時(shí)溫度等信息，為用戶提供清晰了解按摩儀工作情況的界面。溫度監(jiān)測(cè)與調(diào)控：溫度傳感器監(jiān)測(cè)眼部周圍環(huán)境溫度，溫度加熱模塊根據(jù)實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)智能調(diào)控，為用戶提供舒適的熱敷體驗(yàn)，有助于緩解眼部疲勞。振動(dòng)模塊設(shè)計(jì)：震動(dòng)模塊采用合理的振動(dòng)模式，通過(guò)按摩眼部周圍肌肉，促使眼部肌肉松弛，從而提高按摩效果。音頻播放功能：音頻播放模塊，為用戶提供放松的音樂(lè)或提示，以增強(qiáng)按摩體驗(yàn)的愉悅感。藍(lán)牙手機(jī)APP通訊：通過(guò)藍(lán)牙手機(jī)APP通訊技術(shù)，用戶能夠遠(yuǎn)程控制按摩儀的啟動(dòng)、停止以及調(diào)整按摩模式等功能，實(shí)現(xiàn)了便捷的操控方式。2.2系統(tǒng)總體方案智能眼部按摩儀由單片機(jī)控制模塊、藍(lán)牙通訊模塊、溫度控制模塊、振動(dòng)模塊和音頻功能模塊五個(gè)主要部分組成，為用戶提供全面的眼部按摩設(shè)計(jì)。如圖2.1系統(tǒng)總體框架圖。圖2.1系統(tǒng)總體框架圖振動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊：系統(tǒng)以AT89C52單片機(jī)為控制器，產(chǎn)生PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制波形輸出，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的振動(dòng)以及多級(jí)調(diào)速。按鍵及顯示模塊：顯示器,顯示振動(dòng)模式和當(dāng)下的溫度，通過(guò)振動(dòng)調(diào)節(jié)和溫控按鈕調(diào)節(jié)溫度和振動(dòng)頻率。音頻模塊：需要一個(gè)音頻解碼模塊，可以輕松解碼并播放存儲(chǔ)卡上的音樂(lè)文件；還需要一個(gè)音箱或者耳機(jī)，用于輸出音樂(lè)。溫度傳感器和加熱模塊：通過(guò)溫度傳感器檢測(cè)溫度，當(dāng)溫度在最低溫度時(shí)，啟動(dòng)加熱片工作，可手動(dòng)控制加熱片工作、切換模式通過(guò)顯示屏顯示溫度值及加熱狀態(tài)、模式擴(kuò)展功能。通訊模塊：通過(guò)藍(lán)牙模塊將測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送到手機(jī)端，并可以控制加熱以及震動(dòng)模式切換。充電模塊：通過(guò)Type-C接口并接給鋰電池供電,同時(shí)給檢測(cè)是否再給鋰電池進(jìn)行充電，鋰電池經(jīng)過(guò)升壓模塊,給整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)及顯示進(jìn)行供電。2.3主要元器件選型2.3.1單片機(jī)選型51單片機(jī)和32單片機(jī)的區(qū)別主要體現(xiàn)在架構(gòu)、性能、資源、開(kāi)發(fā)環(huán)境和應(yīng)用領(lǐng)域等方面。51單片機(jī)相比32單片機(jī)的主要優(yōu)勢(shì)包括：（1）價(jià)格優(yōu)勢(shì)：51單片機(jī)成本低，使得它們?cè)谛〖译姷认M(fèi)市場(chǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用。（2）開(kāi)發(fā)環(huán)境成熟：由于51單片機(jī)已經(jīng)有很長(zhǎng)的歷史，它們的開(kāi)發(fā)環(huán)境相對(duì)成熟，擁有大量的相關(guān)工具和文檔，這對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)是一個(gè)重要的優(yōu)勢(shì)。（3）架構(gòu)簡(jiǎn)單：51單片機(jī)采用的是哈佛架構(gòu)，指令和數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)在不同的物理存儲(chǔ)器中，這使得處理器可以同時(shí)執(zhí)行指令和讀取數(shù)據(jù)，提高了單片機(jī)的運(yùn)行效率。（4）功能：雖然功能相對(duì)有限，但對(duì)于一些的控制任務(wù)，51單片機(jī)能夠提供足夠的功能，且易于實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)智能眼部按摩儀的控制系統(tǒng)時(shí)，選擇適當(dāng)?shù)膯纹瑱C(jī)至關(guān)重要。在這個(gè)系統(tǒng)中，選擇了AT89C52單片機(jī)，AT89C52是一款經(jīng)過(guò)時(shí)間驗(yàn)證的經(jīng)典8位單片機(jī)，廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)。其技術(shù)成熟、穩(wěn)定可靠，已在多個(gè)領(lǐng)域取得成功。AT89C52單片機(jī)具有高性能的處理能力，適用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景。在眼部按摩儀中，需要實(shí)時(shí)響應(yīng)用戶的調(diào)節(jié)指令，AT89C52單片機(jī)能夠滿足這一需求。AT89C52單片機(jī)提供了豐富的外設(shè)接口，包括通用輸入輸出口、串口等，這使得它能夠方便地與其他模塊（如溫度傳感器、振動(dòng)模塊、藍(lán)牙模塊等）進(jìn)行有效的通信和協(xié)同工作。通過(guò)選擇AT89C52單片機(jī)作為智能眼部按摩儀的控制核心，能夠充分利用其成熟的技術(shù)、性能優(yōu)越、成本適中等優(yōu)勢(shì)，使整個(gè)系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。實(shí)物如圖2.2所示。圖2.2單片機(jī)實(shí)物圖2.3.2顯示器選型在此設(shè)計(jì)中，采用了0.96OLED顯示屏，0.96OLED顯示屏采用有機(jī)發(fā)光二極管技術(shù)，具有高對(duì)比度和鮮艷的顏色表現(xiàn)，可以展示更為清晰、生動(dòng)的圖像和文字。這對(duì)于眼部按摩儀來(lái)說(shuō)，有助于用戶直觀地了解設(shè)備的工作狀態(tài)和參數(shù)。0.96OLED顯示屏通常具有較高的分辨率，能夠在有限的屏幕尺寸上顯示更多信息，為用戶提供更全面的設(shè)備狀態(tài)和設(shè)置選項(xiàng)，提高用戶體驗(yàn)。OLED顯示屏具有高刷新率，對(duì)于實(shí)時(shí)監(jiān)控和動(dòng)態(tài)顯示信息非常有利。眼部按摩儀需要及時(shí)響應(yīng)用戶的調(diào)整指令，高刷新率有助于保證信息更新的及時(shí)性。因此，綜合考慮了OLED顯示屏在顯示效果、能耗、尺寸、重量等方面的優(yōu)勢(shì)，選擇0.96OLED顯示屏為智能眼部按摩儀的顯示設(shè)備是合理而有效的。實(shí)物如圖2.3所示。圖2.3OLED實(shí)物圖2.3.3溫度傳感器選型本次設(shè)計(jì)選擇了DS18B20溫度傳感器作為溫度監(jiān)控，DS18B20溫度傳感器具有高精度的溫度測(cè)量能力，通常精度可達(dá)±0.5℃。在眼部按摩儀中，精準(zhǔn)的溫度數(shù)據(jù)對(duì)于提供舒適的按摩體驗(yàn)至關(guān)重要，確保溫?zé)崮K能夠智能調(diào)控，為用戶提供合適的熱敷按摩。DS18B20采用數(shù)字輸出，并支持單總線通信協(xié)議，這使得其在與AT89C52單片機(jī)的連接和數(shù)據(jù)傳輸上更為簡(jiǎn)便。這符合智能眼部按摩儀對(duì)高效數(shù)據(jù)交換的要求，減少了傳感器與控制單元之間的復(fù)雜性。DS18B20是一種廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備的溫度傳感器，具有成熟的技術(shù)和大規(guī)模生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)。由于其在市場(chǎng)上的普及，相較于一些其他高端傳感器，DS18B20的成本相對(duì)較低。實(shí)物如圖2.4所示。圖2.4DS18B20實(shí)物圖2.3.4藍(lán)牙通訊模塊選型本次設(shè)計(jì)選擇JDY-31藍(lán)牙模塊，JDY-31采用藍(lán)牙4.2標(biāo)準(zhǔn)，支持低功耗藍(lán)牙（BLE），這使得它能夠在與藍(lán)牙手機(jī)APP通訊時(shí)提供更為高效的數(shù)據(jù)傳輸和更低的功耗，符合智能眼部按摩儀對(duì)節(jié)能和可靠通訊的需求。JDY-31模塊內(nèi)置了藍(lán)牙通訊協(xié)議棧，可以通過(guò)串口直接與AT89C52單片機(jī)通信，簡(jiǎn)化了藍(lán)牙通訊的復(fù)雜性。這對(duì)于整合藍(lán)牙功能到眼部按摩儀中，減小系統(tǒng)復(fù)雜度，提高開(kāi)發(fā)效率非常有利。JDY-31是一款成本效益較高的藍(lán)牙模塊，相較于一些高端藍(lán)牙模塊，其價(jià)格更為合理，有助于控制整體產(chǎn)品成本。實(shí)物如圖2.5所示。圖2.5藍(lán)牙模塊實(shí)物圖2.3.5加熱模塊選型本次設(shè)計(jì)選擇ST021加熱模塊，ST021溫度加熱模塊具有高效的溫度調(diào)控能力，可以智能地根據(jù)DS18B20溫度傳感器監(jiān)測(cè)到的眼部周圍溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。確保按摩儀提供的熱敷按摩在溫度上能夠恰到好處，舒適而有效。ST021模塊內(nèi)置了安全防護(hù)機(jī)制，能夠有效避免過(guò)熱問(wèn)題，確保在使用過(guò)程中不會(huì)對(duì)用戶造成不適或安全隱患。安全性是眼部按摩儀設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的一環(huán)。實(shí)物如圖2.6所示。圖2.6加熱模塊實(shí)物圖2.3.6振動(dòng)模塊及振動(dòng)電機(jī)選型在智能眼部按摩儀的設(shè)計(jì)中，選擇L9110驅(qū)動(dòng)振動(dòng)模塊是為了實(shí)現(xiàn)有效的按摩功能。L9110驅(qū)動(dòng)振動(dòng)模塊采用雙H橋設(shè)計(jì)，提供高效的振動(dòng)驅(qū)動(dòng)，能夠?yàn)檠鄄堪茨x提供強(qiáng)有力而穩(wěn)定的振動(dòng)力度。這對(duì)于按摩效果的提升非常重要。L9110模塊具有雙通道輸出，能夠控制兩個(gè)振動(dòng)馬達(dá)。這允許在眼部按摩儀中使用多個(gè)振動(dòng)源，實(shí)現(xiàn)更加全面和立體的按摩效果。震動(dòng)電機(jī)選擇11000r/min的震動(dòng)馬達(dá)，實(shí)物如圖2.7和2.8所示。圖2.7電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊實(shí)物圖圖2.8震動(dòng)馬達(dá)實(shí)物圖2.3.7音頻模塊選型在設(shè)計(jì)智能眼部按摩儀時(shí)，選擇DFPlayerMini音頻播放模塊是為了為用戶提供更加愉悅和放松的按摩體驗(yàn)，DFPlayerMini音頻播放模塊具有高度集成的設(shè)計(jì)，內(nèi)置解碼芯片和音頻放大器，同時(shí)體積較小。這有助于在眼部按摩儀中實(shí)現(xiàn)音頻播放功能，同時(shí)保持產(chǎn)品的緊湊設(shè)計(jì)。DFPlayerMini支持多種音頻文件格式，包括MP3、WAV等，用戶可以根據(jù)個(gè)人喜好選擇不同類型的音頻，如舒緩的音樂(lè)或放松的提示音，以提升按摩體驗(yàn)的愉悅感。實(shí)物如圖2.9所示。圖2.9音頻實(shí)物圖3系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)總體電路設(shè)計(jì)智能眼部按摩儀的電路設(shè)計(jì)是為了實(shí)現(xiàn)全面、智能的按摩體驗(yàn)，結(jié)合AT89C52單片機(jī)、多種傳感器和模塊，作為主控單元，AT89C52負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的控制和協(xié)調(diào)。0.96OLED顯示屏用于直觀顯示設(shè)備的工作狀態(tài)、當(dāng)前溫度、振動(dòng)頻率等信息。DS18B20監(jiān)測(cè)眼部周圍環(huán)境溫度，將數(shù)據(jù)傳輸給AT89C52。ST021根據(jù)DS18B20傳感器的數(shù)據(jù)智能調(diào)控溫度，為用戶提供溫和的熱敷體驗(yàn)，有效緩解眼部疲勞。L9110驅(qū)動(dòng)振動(dòng)模塊，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)模塊的啟停和振動(dòng)頻率的調(diào)節(jié)。DFPlayerMini音頻播放模塊，實(shí)現(xiàn)音頻的播放、暫停、切換等功能。通過(guò)JDY-31藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙通訊，與手機(jī)APP進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。系統(tǒng)總電路設(shè)計(jì)見(jiàn)附錄3.2單片機(jī)最小電路設(shè)計(jì)在智能眼部按摩儀設(shè)計(jì)中，單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路是確保單片機(jī)正常工作的核心部分。晶振電路，使用一枚11.0592MHz石英晶振，這是AT89C52單片機(jī)的推薦工作頻率。晶振電路作為時(shí)鐘源，提供單片機(jī)穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，是整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)鐘基準(zhǔn)；復(fù)位電路的作用是在上電或者外部復(fù)位信號(hào)觸發(fā)時(shí)，確保單片機(jī)能夠重新啟動(dòng)，保證系統(tǒng)從一個(gè)已知狀態(tài)開(kāi)始運(yùn)行。最小系統(tǒng)電路圖如圖3.2所示。圖3.2STC89C52最小系統(tǒng)圖3.3顯示屏電路設(shè)計(jì)OLED屬于一種電流型的有機(jī)發(fā)光器件，是通過(guò)載流子的注入和復(fù)合而致發(fā)光的現(xiàn)象，發(fā)光強(qiáng)度與注入的電流成正比。OLED在電場(chǎng)的作用下，陽(yáng)極產(chǎn)生的空穴和陰極產(chǎn)生的電子就會(huì)發(fā)生移動(dòng)，分別向空穴傳輸層和電子傳輸層注入，遷移到發(fā)光層。當(dāng)二者在發(fā)光層相遇時(shí)，產(chǎn)生能量激子，從而激發(fā)發(fā)光分子最終產(chǎn)生可見(jiàn)光。1）GND:此引腳用于連接電源負(fù)極和地。2）VCC:此引腳用于連接電源正極，工作電壓為3.6V-6V。3）SCL:（時(shí)鐘引腳）。用于傳輸數(shù)據(jù)時(shí)的時(shí)鐘信號(hào)，需要連接到主控芯片的時(shí)鐘引腳。4）SDA:（數(shù)據(jù)引腳）。用于傳輸數(shù)據(jù)，通常需要連接到主控芯片的數(shù)據(jù)引腳。這個(gè)引腳也可以被稱為SDA（串行數(shù)據(jù)線）。0.96OLED顯示屏通常使用5V電源供應(yīng)，因此需要一個(gè)穩(wěn)壓電源電路，確保穩(wěn)定的工作電壓。顯示屏是I2C通信接口，0.96OLED顯示屏通常采用I2C通信協(xié)議，與AT89C52單片機(jī)進(jìn)行通信。I2C通信接口包括數(shù)據(jù)線（SDA）接單片機(jī)P23和時(shí)鐘線（SCL）接單片機(jī)P22，用于雙向數(shù)據(jù)傳輸和時(shí)序同步。如圖3.3所示。圖3.3液晶屏和單片機(jī)連接電路圖3.4溫度傳感器電路設(shè)計(jì)DS18B20是常用的數(shù)字溫度傳感器，其輸出的是數(shù)字信號(hào)，具有體積小，硬件開(kāi)銷低，抗干擾能力強(qiáng)，精度高的特點(diǎn)。1）VCC：此引腳用于連接電源正極，工作電壓為3.6V-6V。2）GND：此引腳用于連接電源負(fù)極和地。3）OUT：此引腳用于數(shù)據(jù)通訊。DS18B20溫度傳感器通常工作在3.0V至5.5V的電源范圍，需要一個(gè)穩(wěn)定的電源供應(yīng)。DS18B20采用單總線通信協(xié)議，通過(guò)一根數(shù)據(jù)線與單片機(jī)的P37進(jìn)行通信。在數(shù)據(jù)線和電源之間連接一個(gè)上拉電阻10K，確保數(shù)據(jù)線在空閑狀態(tài)時(shí)維持在高電平。上拉電阻有助于防止總線沖突和提高信號(hào)的穩(wěn)定性。電路圖如圖3.4所示。圖3.4溫度傳感器電路3.5藍(lán)牙電路設(shè)計(jì)藍(lán)牙模塊是一種用于無(wú)線通信的設(shè)備，它通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)了設(shè)備之間的無(wú)線傳輸。藍(lán)牙模塊可以與各種設(shè)備連接。1）VCC：此引腳用于連接電源正極，工作電壓為3.6V-6V。2）TXD：此引腳是串口發(fā)送引腳，用于連接單片機(jī)的接收引腳。3）RXD：此引腳是串口接收引腳，用于連接單片機(jī)的發(fā)送引腳。4）GND：此引腳用于連接電源負(fù)極和地。JDY-31藍(lán)牙模塊通常工作在5V電壓，需要一個(gè)穩(wěn)定的電源供應(yīng)。藍(lán)牙模塊是串口通訊方式，JDY-31通過(guò)串口（TXD和RXD）與單片機(jī)（AT89C52）進(jìn)行通信方便。電路如圖3.5。圖3.5藍(lán)牙和單片機(jī)電路3.6振動(dòng)模塊電路設(shè)計(jì)L9110S電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊是一種常用的雙路直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，采用了L9110S芯片，可以用于控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)向、速度以及剎車，具有高效率、低壓降、過(guò)流保護(hù)和過(guò)熱保護(hù)等特點(diǎn)。1）GND：此引腳用于連接電源負(fù)極和地。2）VCC：此引腳用于連接電源正極，工作電壓為3.6V-6V3）OUT1：此引腳用于控制電機(jī)信號(hào)端A。4）OUT2：此引腳用于控制電機(jī)信號(hào)端B。L9110驅(qū)動(dòng)振動(dòng)模塊的電路負(fù)責(zé)控制振動(dòng)模塊的運(yùn)行，以提供合理的振動(dòng)頻率。L9110是一種雙H橋驅(qū)動(dòng)芯片，用于控制振動(dòng)模塊的轉(zhuǎn)速和方向。它由四個(gè)電機(jī)控制引腳組成，分別是IN1、IN2、IN3、IN4，通過(guò)這些引腳可以控制振動(dòng)模塊的正反轉(zhuǎn)和停止。L9110提供了PWM輸入，用于調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。通過(guò)調(diào)整PWM信號(hào)的占空比，可以實(shí)現(xiàn)振動(dòng)模塊的頻率調(diào)節(jié)，提供不同的按摩效果。圖3.6振動(dòng)電路3.7加熱電路設(shè)計(jì)ST021模塊內(nèi)置了加熱元件，通常采用電阻或發(fā)熱芯片的形式。通過(guò)控制電流，加熱元件能夠產(chǎn)生溫暖的效果，用于眼部的熱敷按摩。ST021加熱模塊包含了溫度控制電路，該電路能夠智能地監(jiān)測(cè)溫度，并根據(jù)預(yù)設(shè)的溫度水平來(lái)調(diào)整加熱元件的功率。溫度控制電路通過(guò)反饋機(jī)制，保持設(shè)定溫度，確保按摩過(guò)程中的穩(wěn)定性和安全性。其電路原理圖如圖3.7所示。VCC：此引腳用于連接電源正極，工作電壓為3.6V-6V。2）GND：此引腳用于連接電源負(fù)極和地。3）OUT：此引腳用于連接單片機(jī)控制信號(hào)線。圖3.7加熱模塊電路3.8按鍵模塊電路設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)一個(gè)設(shè)置6個(gè)按鍵，方分別是開(kāi)關(guān)/暫停，調(diào)節(jié)振動(dòng)，調(diào)節(jié)溫度，上一曲/音量減小，下一曲/音量增加，播放/暫停按鍵，其中P12,P13,P14分別接開(kāi)關(guān)/暫停，調(diào)節(jié)振動(dòng)，調(diào)節(jié)溫度按鍵，剩下三個(gè)接DFPlayerMini音頻單片機(jī)模塊接口如圖3.8所示。圖3.8按鍵模塊電路4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境在本次智能眼部按摩儀的設(shè)計(jì)中，選擇了KEIL作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，KEIL提供了一套完整的開(kāi)發(fā)工具，包括編譯器、調(diào)試器、仿真器等，涵蓋了從軟件開(kāi)發(fā)到硬件調(diào)試的全過(guò)程。集成的開(kāi)發(fā)工具套件能夠提高開(kāi)發(fā)效率，減少在不同軟硬件環(huán)節(jié)切換的復(fù)雜性。KEIL支持多種單片機(jī)系列，包括選擇的AT89C52單片機(jī)。其廣泛的支持范圍使得在未來(lái)的項(xiàng)目中，如果需要更換或升級(jí)單片機(jī)，能夠保持相對(duì)較好的兼容性。KEIL提供了直觀、強(qiáng)大的集成調(diào)試環(huán)境，支持單步調(diào)試、變量監(jiān)視、寄存器查看等功能。這對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，能夠幫助開(kāi)發(fā)者更容易地發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題。KEIL的用戶界面設(shè)計(jì)相對(duì)友好，易于上手。對(duì)于初學(xué)者和有經(jīng)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，直觀的界面可以提高開(kāi)發(fā)效率，減少學(xué)習(xí)曲線。4.2主程序設(shè)計(jì)智能眼部按摩儀的主程序流程，啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行各模塊的初始化，包括OLED顯示屏、DS18B20溫度傳感器、ST021溫度加熱模塊、L9110振動(dòng)模塊、DFPlayerMini音頻播放模塊、藍(lán)牙通訊和按鍵模塊。進(jìn)入主循環(huán)，程序?qū)⒊掷m(xù)運(yùn)行，不斷檢測(cè)各模塊狀態(tài)和用戶輸入。通過(guò)DS18B20溫度傳感器讀取眼部周圍環(huán)境溫度。利用OLED顯示屏實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫度。通過(guò)按鍵模塊檢測(cè)用戶的按鍵輸入，包括調(diào)節(jié)振動(dòng)頻率、加熱開(kāi)關(guān)、切換音頻模式、藍(lán)牙連接開(kāi)關(guān)等。根據(jù)按鍵輸入進(jìn)行相應(yīng)的操作，例如增減振動(dòng)頻率、切換加熱狀態(tài)、切換音頻模式、控制藍(lán)牙連接等。檢測(cè)藍(lán)牙通訊狀態(tài)，如果連接成功，進(jìn)入藍(lán)牙通訊模式。通過(guò)藍(lán)牙模塊與手機(jī)APP通訊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能。根據(jù)當(dāng)前振動(dòng)頻率設(shè)置，調(diào)用L9110振動(dòng)模塊進(jìn)行振動(dòng)按摩。根據(jù)當(dāng)前加熱狀態(tài)，調(diào)用ST021溫度加熱模塊進(jìn)行熱敷按摩。通過(guò)DFPlayerMini音頻播放模塊播放預(yù)先錄制的音頻文件，如放松音樂(lè)或提示音?；氐街餮h(huán)，不斷循環(huán)以上步驟，實(shí)現(xiàn)眼部按摩儀的連續(xù)工作。系統(tǒng)程序流程圖如圖4.1所示。圖4.1主程序流程圖4.3溫度控制程序設(shè)計(jì)程序首先采集溫度傳感器數(shù)據(jù)，接著，通過(guò)比較設(shè)置溫度和當(dāng)前溫度，如果當(dāng)前溫度低于設(shè)置溫度，則啟動(dòng)加熱設(shè)備，反之關(guān)閉。程序會(huì)定期檢查溫度變化，并調(diào)整設(shè)備輸出，以確保環(huán)境溫度穩(wěn)定在設(shè)定值附近。程序流程圖如圖4.2所示。圖4.2溫度控制流程圖4.4振動(dòng)控制程序設(shè)計(jì)按摩震動(dòng)振動(dòng)控制程序設(shè)計(jì)旨在管理按摩設(shè)備的振動(dòng)模式。程序首先接收按鍵設(shè)置按摩模力度。然后，通過(guò)PWM控制振動(dòng)器的頻率從而調(diào)節(jié)振動(dòng)的力度，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用戶的反饋或者設(shè)置力度數(shù)據(jù)，程序可以動(dòng)態(tài)調(diào)整振動(dòng)模式，以適應(yīng)用戶的需求和舒適度。程序流程圖如圖4.3所示。圖4.3震動(dòng)控制流程圖4.5按鍵程序設(shè)計(jì)程序開(kāi)始執(zhí)行，初始化按鍵和，等待按下按鍵。檢測(cè)按鍵是否被按下，如果有則執(zhí)行相應(yīng)操作。如果沒(méi)有，則返回到繼續(xù)檢查按鍵按下，繼續(xù)等待按鍵輸入。根據(jù)按下的按鍵執(zhí)行相應(yīng)的操作。程序流程圖如圖4.4所示。圖4.4按鍵流程圖4.6顯示程序設(shè)計(jì)程序開(kāi)始執(zhí)行，初始化LCD1602顯示屏的連接和參數(shù)，包括設(shè)置數(shù)據(jù)線、控制線和其他必要的初始化參數(shù)。更新顯示的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)在LCD1602上顯示，根據(jù)需要設(shè)置顯示位置和格式。等待下一次需要顯示的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備完畢。程序流程圖如圖4.5所示。圖4.5按鍵流程圖4.7手機(jī)APP設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)采用AppInventor制作手機(jī)APP,是一種由麻省理工學(xué)院（MIT）開(kāi)發(fā)的可視化編程平臺(tái)，用于創(chuàng)建Android應(yīng)用程序。該平臺(tái)采用了拖放式的圖形用戶界面設(shè)計(jì)，無(wú)需復(fù)雜的編程經(jīng)驗(yàn)，使任何人都能輕松創(chuàng)建自己的Android應(yīng)用。用戶可以通過(guò)拖拽和連接不同的圖形組件來(lái)設(shè)計(jì)應(yīng)用程序的界面和功能，然后使用簡(jiǎn)單的塊編程語(yǔ)言為這些組件添加行為。AppInventor提供直觀的拖放式界面設(shè)計(jì)，無(wú)需深厚的編程知識(shí)，使得用戶可以輕松創(chuàng)建各種應(yīng)用。由于平臺(tái)采用塊編程語(yǔ)言，用戶無(wú)需深入學(xué)習(xí)復(fù)雜的編程語(yǔ)法，即可完成應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)，降低了技術(shù)門(mén)檻。AppInventor的可視化編程方式有助于快速原型開(kāi)發(fā)，使得在短時(shí)間內(nèi)能夠迅速實(shí)現(xiàn)想法并進(jìn)行測(cè)試。平臺(tái)允許實(shí)時(shí)在連接的Android設(shè)備上進(jìn)行調(diào)試和測(cè)試，提供了方便的開(kāi)發(fā)和調(diào)試工具。AppInventor擁有豐富的組件庫(kù)，包括藍(lán)牙通訊、傳感器、用戶界面等各種組件，方便用戶實(shí)現(xiàn)各種功能。在設(shè)計(jì)過(guò)程開(kāi)始之前，首先進(jìn)行對(duì)系統(tǒng)的需求分析。明確用戶的期望功能，包括藍(lán)牙通訊、遠(yuǎn)程控制、調(diào)節(jié)溫度和振動(dòng)頻率等。訪問(wèn)AppInventor官方網(wǎng)站，創(chuàng)建一個(gè)新的項(xiàng)目。導(dǎo)入必要的擴(kuò)展（如果需要）以支持藍(lán)牙通訊。利用AppInventor的可視化界面設(shè)計(jì)工具，創(chuàng)建手機(jī)APP的用戶界面。添加按鈕、滑塊、文本框等組件，用于用戶的交互。集成藍(lán)牙通訊組件，建立與按摩儀的藍(lán)牙連接。設(shè)計(jì)連接、斷開(kāi)連接的按鈕。添加按鈕和滑塊組件，用于控制按摩儀的啟動(dòng)、停止、調(diào)節(jié)溫度和振動(dòng)頻率。使用塊編程語(yǔ)言編寫(xiě)與按摩儀通訊的邏輯。。如圖4.6APP設(shè)計(jì)界面。圖4.6手機(jī)APP界面5系統(tǒng)測(cè)試5.1硬件的調(diào)試硬件調(diào)試是確保智能眼部按摩儀各個(gè)硬件模塊正常工作的關(guān)鍵步驟。確認(rèn)所有元件的規(guī)格和型號(hào)，準(zhǔn)備好焊接所需的工具和材料。檢查電路板，確保沒(méi)有明顯的缺陷或錯(cuò)誤。使用焊臺(tái)、焊錫等工具，按照電路圖將各個(gè)元件焊接到電路板上。注意確保焊接點(diǎn)牢固，避免出現(xiàn)虛焊或短路。仔細(xì)檢查所有焊接點(diǎn)，確保沒(méi)有接觸不良或焊接錯(cuò)誤。連接電源，檢查電路板的電源部分，確保電源電壓在正常范圍內(nèi)。測(cè)試穩(wěn)壓電路，確保供電穩(wěn)定。5.2系統(tǒng)軟件調(diào)試系統(tǒng)軟件調(diào)試是確保智能眼部按摩儀的程序正常運(yùn)行和與硬件協(xié)同工作的關(guān)鍵步驟。以下是系統(tǒng)軟件調(diào)試的主要過(guò)程，安裝了KEIL或其他用于AT89C52單片機(jī)的編程環(huán)境。配置開(kāi)發(fā)環(huán)境，確保能夠正確連接單片機(jī)和下載程序。將已經(jīng)編寫(xiě)好的程序通過(guò)編程器下載到AT89C52單片機(jī)中。確認(rèn)下載過(guò)程中沒(méi)有錯(cuò)誤，并觀察下載完成后的提示信息。使用KEIL或其他相關(guān)調(diào)試工具，配置單片機(jī)的調(diào)試環(huán)境。逐步調(diào)試程序，通過(guò)設(shè)置斷點(diǎn)和觀察變量的值，檢查程序在單片機(jī)上的執(zhí)行過(guò)程。檢查程序中可能存在的語(yǔ)法錯(cuò)誤、邏輯錯(cuò)誤或運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤。檢查程序的時(shí)序問(wèn)題，確保各個(gè)模塊的調(diào)用順序和時(shí)序滿足硬件要求。觀察信號(hào)在不同模塊之間的傳遞和響應(yīng)時(shí)間。分階段測(cè)試各個(gè)模塊的功能，包括OLED顯示、溫度控制、振動(dòng)控制、音頻播放等。檢查每個(gè)模塊的功能是否與設(shè)計(jì)要求相符。在實(shí)際環(huán)境中模擬藍(lán)牙通信，確保單片機(jī)與藍(lán)牙模塊之間的通信正常。檢查藍(lán)牙模塊是否能夠與手機(jī)APP正確通信。測(cè)試按鍵模塊的響應(yīng)，確保按鍵的觸發(fā)事件正常傳遞到程序。檢查按鍵控制的各項(xiàng)功能是否正常工作。5.3功能調(diào)試OLED顯示屏功能調(diào)試：驗(yàn)證OLED顯示屏是否能夠正確顯示設(shè)備狀態(tài)和溫度等信息。確認(rèn)OLED顯示屏清晰、準(zhǔn)確地顯示所需信息，無(wú)異常現(xiàn)象。如圖5.1所示。圖5.1顯示屏功能調(diào)試DS18B20溫度傳感器功能調(diào)試：DS18B20溫度傳感器是否能夠準(zhǔn)確讀取環(huán)境溫度。連接DS18B20至單片機(jī)，編寫(xiě)讀取溫度的程序，測(cè)試在不同溫度下的準(zhǔn)確性。DS18B20能夠準(zhǔn)確讀取環(huán)境溫度，輸出正確的數(shù)值。如圖5.2所示。圖5.2溫度傳感器功能調(diào)試ST021溫度加熱模塊功能調(diào)試：逐步升高和降低溫度，觀察加熱模塊的溫度調(diào)控和穩(wěn)定性。確認(rèn)ST021溫度加熱模塊能夠按照設(shè)定的溫度參數(shù)進(jìn)行有效的升溫和降溫。L9110振動(dòng)模塊功能調(diào)試：驗(yàn)證L9110振動(dòng)模塊是否能夠按照設(shè)定的頻率和強(qiáng)度正常工作，產(chǎn)生良好的按摩效果。編寫(xiě)控制L9110的振動(dòng)程序，測(cè)試不同振動(dòng)頻