一、背景介绍
我们工作久了，久坐导致的毛病就显现出来了，腰酸背痛颈椎疼，最近看到利用番茄钟工作法挺好，工作25分钟，休息5分钟，既能调整工作节奏，避免精力过分消耗，也能避免久坐导致的身体问题。
我刚开始使用闹钟做提醒，后来尝试番茄钟软件，但是都要手动去操作手机，拿起手机看到信息，然后就会去处理手机上的事情了，起不到作用…
直到有一天收拾东西看到了我大学期间基于51单片机做的一个电子设计，激起了我的灵感，开始了基于51单片机的自动番茄钟，久坐提醒神器的设计和制作。
整体方案硬件部分继承了大学时焊接的电路板，更换了传感器部分，软件部分重新编写了控制部分的代码。
之前的软硬件设计方案可以参考这篇文章《基于51单片机的上下限可调的数字温度控制系统》，本文重点阐述差异部分。
二、功能描述
本设计要求能够识别到座位上有人，并开始计时，能够在LCD屏上显示工作状态和倒计时时间。当超过设置的久坐提醒时间（25分钟），进行蜂鸣器和LED灯报警，并在LCD屏上显示让你休息的提示。人离开后能够重置时间，LCD屏显示离开状态，直到你坐下后开始重新计时。另外如果有特殊情况无法按时休息，支持按复位键重新计时。
三、系统组成
本系统由STC89C52单片机主控，通过晶振时钟模块、复位电路模块、按键模块、液晶显示模块、声光报警模块、传感器模块组成。
其中液晶显示模块采用LCD1602液晶显示屏，声光报警模块采用蜂鸣器和红黄绿三个LED灯，传感器模块开始采用的是E18-D80NK红外漫反射光电传感器。
传感器部分刚开始选用的是HC-SR501热释电红外传感器，但是调试过程中发现该人体红外传感器只能检测到移动的人体，无法检测到静止的人体。咱们工作的时候有时会很专注，静止在那里识别不到，传感器就认为没有人，导致功能失效。后来找了一下发现E18-D80NK红外漫反射光电传感器能够满足要求，于是选了这个传感器。
四、硬件设计
1、总体电路图
其中，传感器要换成红外漫反射光电传感器。
2、传感器介绍
五、软件设计
1、流程图
2、源代码
见附录
六、结果展示
1、正常工作状态
2、久坐提醒状态
3、离开休息状态
附录
主控部分
main.c
#include <reg52.h>
#include <stdio.h>
#include "lcd1602.h"
#define WORK_MAX_TIME (25 * 60)
sbit beep = P1 ^ 3; //蜂鸣器
sbit pir = P2 ^ 0; //热释电红外传感器信号线
sbit reset = P3 ^ 2; //定义按键--复位键
sbit led0 = P2 ^ 2; //绿灯
sbit led1 = P2 ^ 3; //黄灯
sbit led2 = P2 ^ 4; //红灯
uint work_time = WORK_MAX_TIME; //工作坐着的秒数
//蜂鸣器
void di(uchar s) {
beep = 0;
delay1ms(s);
beep = 1;
}
//按键音
void key() {
di(100);
}
//报警音
void warn() {
di(5000);
}
//点亮LED
void lightLED(uchar c) {
if (c == 'r') {
// 红灯亮
led0 = 1;
led1 = 1;
led2 = 0;
} else if (c == 'g') {
// 绿灯亮
led0 = 0;
led1 = 1;
led2 = 1;
} else if (c == 'y') {
// 黄灯亮
led0 = 1;
led1 = 0;
led2 = 1;
} else {
led0 = 1;
led1 = 1;
led2 = 1;
}
}
//液晶显示
void showLCD(char *_msg, uint _tm) {
uchar tm[16] = {
0};
uint min = _tm / 60;
uint sec = _tm % 60;
write_com(0x80);
write_str(_msg);
write_com(0x80 + 0x40);
sprintf(tm, "time %02d:%02d", min, sec);
write_str(tm);
}
//处理红外漫反射传感器信号
void processPIR() {
// 人在座位上
if (pir == 0) {
// led显示working和倒计时
if (work_time > 0) {
showLCD("working ... ", work_time);
// 绿灯亮
lightLED('g');
work_time--;
} else {
work_time = 0;
showLCD("go go go !!! ", work_time);
// 红灯亮
lightLED('r');
warn();
}
} else if (pir == 1) {
// led显示leaving和25:00
work_time = WORK_MAX_TIME;
showLCD("leaving ... ", work_time);
// 黄灯亮
lightLED('y');
}
}
void main() {
EA = 1; //全局中断开关
IT0 = 1; //跳变沿触发方式
EX0 = 1; //开启外部中断0
led0 = 0;
led1 = 0;
led2 = 0;
init_1602();
delay1ms(1000);
while (1) {
processPIR();
delay1ms(1000);
}
}
//外部中断0函数
void int0(void) interrupt 0 {
EX0 = 0; //关外部中断0
// 重置命令
if (reset == 0) {
delay1ms(5);
if (reset == 0) {
while (!reset)
;
key();
// 复位重新计时
work_time = WORK_MAX_TIME;
}
}
EX0 = 1; //开启外部中断0
}
LCD1602部分
lcd1602.h
#ifndef _LCD1602_H_
#define _LCD1602_H_
#include <reg52.h>
typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned int uint;
//延时程序
void delay1ms(uint z);
//写命令操作
void write_com(uchar com);
//写数据操作
void write_data(uchar date);
//写字符串
void write_str(uchar *str);
//液晶初始化
void init_1602();
#endif //_LCD1602_H_
lcd1602.c
#include "lcd1602.h"
sbit lcden = P3 ^ 7; //液晶使能端
sbit lcdrs = P3 ^ 4; //液晶数据命令选择端
sbit lcdrw = P3 ^ 6; //读写选择端
//延时程序
void delay1ms(uint z) {
uint x, y;
for (x = z; x > 0; x--)
for (y = 114; y > 0; y--)
;
}
//写命令操作
void write_com(uchar com) {
lcdrs = 0;
P0 = com;
delay1ms(5);
lcden = 1;
delay1ms(5);
lcden = 0;
}
//写数据操作
void write_data(uchar date) {
lcdrs = 1;
P0 = date;
delay1ms(5);
lcden = 1;
delay1ms(5);
lcden = 0;
}
//写字符串
void write_str(uchar *str) {
while (*str != '\0') //字符串未结束
{
write_data(*str++);
delay1ms(1);
}
}
//液晶初始化
void init_1602() {
uchar table[16] = {
0};
uchar table1[16] = {
0};
lcdrw = 0;
lcden = 0;
write_com(0x38); //设置16x2显示，5x7点阵，八位数据接口
write_com(0x0c); //设置开显示，不显示光标
write_com(0x06); //写一个字符后地址指针加1
write_com(0x01); //显示清0，数据指针清0
}
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