发布时间：2015-01-06 点击次数：5235次
近日，在第十届中国少年科学院“小院士”课题研究成果全国展示交流活动中，圣菲小学六年级学生龙昕睿入选中国少年科学院预备小院士，圣菲小学科技教师张子红被评为“全国优秀科技教师”。
题记：眼睛是心灵的窗户，为了保持她的明亮动人，我制作了“好眼”提醒器，愿我和小伙伴们的眼睛一直都闪亮。
四年级暑假时，妈妈发现我的眼睛和书本太过“亲密接触”，为了防止视力下降，我和爸爸想做一个机器，作用是在写作业时头低过一个距离就会提醒我。正好这时，爸爸在用arduino制作一些实用的程序，于是，我们开始准备材料：
1．arduino板，就是arduino的迷你单片机1个；
2．数码led管1个；
3．电磁蜂鸣器1个；
4．超声波、红外线测距器各1个；
5．18650电池和电源盒兼外壳1个；
6．实验用的面包板1个；
7．洞洞板和连接线若干。
实验开始了，我和爸爸在一个大的“面包板”上搭建实验电路。
爸爸帮我找到一个好东西——电池盒。它既能为控制板提供电源，又能将控制板放入电源盒中保护起来。
给大家介绍一下arduino的编程软件，简单说来，它总共分成3块，第一块“起名字”告诉arduino你的输入输出硬件是如何连接到系统上的。第二块是用来配置这些硬件是输入或输出。第三块就是你想要让这些硬件完成的功能，想做什么就修改对应的程序。
我的“好眼提醒器”系统工作原理是：用超声波模块发射超声波到人或物体上进行反射，由接收端接收返回的超声波，通过测量发射与接收到返回信号之间的时间，再由已知声音在空气中传播的速度是340米/秒计算出模块与反射物体之间的距离。测距模块把结果告诉arduino，通过计算比对输出到显示和蜂鸣器上达到提醒学生抬头远离书面的目的。
在测量距离这个过程中我发现人头对超声波的反射不太好，经常有误报情况出现。于是我们把模块的发射头增加了导线挂在耳朵上，这样测量就非常精准了。当然这也可以通过更换灵敏度更高的超声波模块来实现。
“好眼提醒器”的功能设计是：实现头部到书本距离的可视，在主电路板上安装了一个led数码显示管（也可以用led格条灯）直观的显示眼睛与书面的距离；当距离过近时会发出声音提醒，声音提醒设置了3级音效，一级为短鸣间隔3秒，二级为短鸣间隔2秒，三级为急促间隔鸣；音量大小可设置、可根据使用者的视力好坏来设置声音提醒的开始距离，视力好的同学可以设置的远一些，视力已经有所下降的同学可以设置稍微近些，确保能正常看书写字。
这款“好眼提醒器”的设计还有很大的改进空间，比如外形设计可再小巧点、电源设计可一体化并引入微功耗技术，最重要的是要优化测距模块，做到耳朵上不挂小尾巴也能测量的非常精准。（本文为龙昕睿在全国课题研究交流活动中的课题阐述。）
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