一种家长监督的学生学习用光照度测试无线报警装置

摘要

本发明公开一种家长监督的学生学习用光照度测试无线报警装置，由光照度检测器和光照度报警器组成；光照度检测器由光照度检测电源电路，光照度检测电路，光照度检测微控制器电路，光照度检测无线发射电路组成；光照度报警器由光照度报警电源电路，光照度报警无线接收电路，光照度报警微控制器电路，光照度报警提示语音产生电路，光照度报警音频功放电路组成；学生学习时如光照度低于300勒克斯，光照度检测器通过无线发送报警信息给光照度报警器，光照度报警器发出“现在光线太暗，请您提醒孩子开灯，防止近视”语音提示，警示家长监督学生学习光照度。

说明书

技术领域

本发明涉及一种家长监督的学生学习用光照度测试无线报警装置的电子技术领域。 

背景技术

光照不足是学生近视主要原因，建筑照明设计标准GB_50034-2004规定，普通办公室的照度不得小于300勒克斯，才能满足视觉健康对充足光照的需要，如果照度低于300勒克斯，就不能满足学生学习的需要。

但是学生在家学习时，经常忽略了学习环境的光照度，或者无法判断当前光照度是否符合视觉健康的要求，导致学生学习时的光照强度不够，损伤视力，因此急需一种能够方便家长监督的，学生学习用光照度测试报警装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种家长监督的学生学习用光照度测试无线报警装置，包括光照度检测器和光照度报警器两个部分；学生学习的课桌上放置光照度检测器，家长佩戴光照度报警器；当学生学习场所的光照度低于300勒克斯，光照度检测器就会发送无线报警信息给家长佩戴的光照度报警器，光照度报警器就会发出“现在光线太暗，请您提醒孩子开灯，防止近视”的语音提示，警示家长要立刻改善学生学习时的光照度，注意保护视力。

本发明的技术方案是：一种家长监督的学生学习用光照度测试无线报警装置，由光照度检测器和光照度报警器组成；光照度检测器由光照度检测电源电路，光照度检测电路，光照度检测微控制器电路，光照度检测无线发射电路组成；光照度报警器由光照度报警电源电路，光照度报警无线接收电路，光照度报警微控制器电路，光照度报警提示语音产生电路，光照度报警音频功放电路组成；当学生学习时，如果光照度检测电路检测到光照度不低于300勒克斯，装置不进行任何提示；如果光照度检测电路检测到光照度低于300勒克斯，光照度检测微控制器电路通过光照度检测无线发射电路，发送无线报警信号给光照度报警无线接收电路，由光照度报警微控制器电路，触发光照度报警提示语音产生电路，发出“现在光线太暗，请您提醒孩子开灯，防止近视” 的语音提示，警示家长要立刻改善学生学习时的光照度，注意保护视力。

所述光照度检测电源电路由第一电池组和第一开关组成；第一电池组正极连接第一开关，第一开关另一端输出第一直流电源正极；第一电池组的负极是第一直流电源的负极；第一直流电源提供工作电源给光照度检测电路、光照度检测微控制器电路、光照度检测无线发射电路。

所述光照度检测电路由光敏电阻和第一电阻组成；光敏电阻、第一电阻串联，连接在第一直流电源正极和负极之间；同时光敏电阻的另一端连接第一微控制器的输入端9脚。

所述光照度检测微控制器电路由第一微控制器、第一晶振、第一电容、第二电容组成；第一微控制器的4脚和5脚通过第一晶振连接，第一微控制器的4脚通过第一电容连接第一直流电源的负极，第一微控制器的5脚通过第二电容连接第一直流电源的负极。

所述光照度检测无线发射电路由无线发射芯片、第二晶振、第三电容、第四电容、第五电容、第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、第一天线组成；第一微控制器与无线发射芯片采用SPI方式连接，无线发射芯片的第1脚数据输入脚、第2脚时钟输入脚、第3脚片选输入脚、第14脚数据输出脚，分别连接第一微控制器的19、18、17、15脚，第一微控制器采用模拟SPI方式通信；无线发射芯片的第16脚无线调制数据输入脚，连接第一微控制器的16脚；第三电容、第四电容、第五电容、第一电感、第二电感、第三电感、第四电感组成第一天线阻抗匹配网络，第一天线阻抗匹配网络输入端连接无线发射芯片无线功率放大N输出脚12脚和无线功率放大P输出脚13脚，第一天线阻抗匹配网络输出端连接第一天线，实现第一天线和无线发射芯片射频输出端的阻抗匹配；无线发射芯片的无线功率放大N输出脚12脚，通过第一电感、第二电感连接第一直流电源正极；无线发射芯片的无线功率放大N输出脚12脚，通过第三电容连接第一天线；无线发射芯片的无线功率放大P输出脚13脚，通过第五电容连接第一直流电源负极；无线发射芯片的无线功率放大P输出脚13脚，通过第四电感连接第一天线；无线发射芯片的无线功率放大P输出脚13脚，通过第三电感、第四电容连接第一直流电源负极；第一电感、第二电感、第三电感、第四电容连接在一起。无线发射芯片的9脚与第二晶振连接，第二晶振提供无线发射芯片本振信号。

所诉光照度报警电源电路由第二电池组和第二开关组成；第二电池组正极连接第二开关，第二开关另一端输出第二直流电源正极；第二电池组的负极是第二直流电源的负极；第二直流电源提供工作电源给光照度报警无线接收电路、光照度报警微控制器电路、光照度报警提示语音产生电路、光照度报警音频功放电路。

所述光照度报警微控制器电路由第二微控制器、第四晶振、第八电容、第九电容组成；第二微控制器的4脚和5脚之间连接第四晶振，第二微控制器的4脚通过第八电容连接第二直流电源的负极，第二微控制器的5脚通过第九电容连接第二直流电源的负极。

所诉光照度报警无线接收电路由无线接收芯片、第三晶振、第六电容、第七电容、第五电感、第二天线组成；第二微控制器与无线接收芯片采用SPI方式连接，无线接收芯片的第1脚数据输入脚、第2脚时钟输入脚、第3脚片选输入脚、第14脚数据输出脚，分别连接第二微控制器的19、18、17、16脚，第二微控制器采用模拟SPI方式通信；无线接收芯片的第5脚中断输出脚，连接第二微控制器的7脚外部中断脚；第六电容、第七电容、第五电感组成无线接收芯片的第二天线阻抗匹配网络，第二天线阻抗匹配网络输入端连接第二天线，第二天线阻抗匹配网络输出端连接无线接收芯片的无线输入脚13脚和12脚，实现第二天线和无线接收芯片无线输入端的阻抗匹配；无线接收芯片的无线输入脚13脚和12脚之间连接第五电感，无线接收芯片的13脚通过第六电容连接第二天线，无线接收芯片的12脚通过第七电容连接第二直流电源负极；无线接收芯片的9脚连接第三晶振，第三晶振提供无线接收芯片的本振信号。

所诉光照度报警提示语音产生电路由语音芯片、第三电阻、第四电阻、第十电容组成；语音芯片录制了“现在光线太暗，请您提醒孩子开灯，防止近视”语音信号，语音芯片的语音输出控制脚7脚连接第二微控制器的输出脚11脚，由第二微控制器的输出脚11脚控制语音播报；语音芯片的语音输出脚7脚连接第十电容，输出语音信号，第十电容是交流耦合作用；同时，语音芯片语音输出脚7脚通过第四电阻连接到第二直流电源负极，是直流偏置电阻；语音芯片的RC震荡器输入脚8脚，通过第三电阻连接第二直流电源正极，第三电阻与语音芯片内部电路组成RC振荡电路。

所诉光照度报警音频功放电路由音频功放芯片、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第十一电容、第十二电容、第十三电容、第十四电容、电位器、扬声器组成；由第五电阻、电位器、第六电阻串联，电位器的3脚连接音频功放芯片的音频输入脚7脚，可以在设定范围内调节输入音频的大小；第五电阻连接第十电容，是光照度报警音频功放电路音频输入端；第十一电容连接音频功放芯片的音频输入脚7脚，起输入滤波作用；音频功放芯片的功放输出脚1脚，通过耦合电容第十三电容连接扬声器；第十四电容与第七电阻串联，连接音频功放芯片的功放输出脚1脚，是高频脉冲吸收电路，避免高频自激。

本发明的有益效果是，学生用光照度检测器检测光照度，家长用光照度报警器监测；当学生学习时，如果光照度检测电路检测到光照度低于300勒克斯，光照度检测微控制器电路通过光照度检测无线发射电路，发送无线信号给光照度报警无线接收电路，由光照度报警微控制器电路，触发光照度报警提示语音产生电路，通过光照度报警音频功放电路和光照度报警扬声器，向家长发出“现在光线太暗，请您提醒孩子开灯，防止近视”的语音提示，警示家长要注意监督学生学习时的光照度，注意保护视力。

附图说明

图1是一种家长监督的学生学习用光照度测试无线报警装置的系统结构方框图。

图2是光照度检测电源电路，光照度检测电路，光照度检测微控制器电路，和光照度检测无线发射电路的原理图。

图3是光照度报警电源电路，光照度报警无线接收电路，光照度报警微控制器电路的原理图。

图4是光照度报警提示语音产生电路，光照度报警音频功放电路的原理图。

具体实施方式

结合附图和实例对本发明进一步说明如下。

如图1所示，一种家长监督的学生学习用光照度测试无线报警装置，由光照度检测器和光照度报警器组成；光照度检测器由光照度检测电源电路100，光照度检测电路200，光照度检测微控制器电路300，光照度检测无线发射电路400组成；光照度报警器由光照度报警电源电路500，光照度报警无线接收电路600，光照度报警微控制器电路700，光照度报警提示语音产生电路800，光照度报警音频功放电路900组成；当学生学习时，如果光照度检测电路200检测到光照度不低于300勒克斯，装置不进行任何提示；如果光照度检测电路200检测到光照度低于300勒克斯，光照度检测微控制器电路300通过光照度检测无线发射电路400，发送无线报警信号给光照度报警无线接收电路600，由光照度报警微控制器电路700，触发光照度报警提示语音产生电路800，发出“现在光线太暗，请您提醒孩子开灯，防止近视” 的语音提示，警示家长要立刻改善学生学习时的光照度，注意保护视力。

如图2所示，光照度检测电源电路100由第一电池组101和第一开关102组成；第一电池组101正极连接第一开关102，第一开关102另一端输出第一直流电源正极；第一电池组101的负极是第一直流电源的负极；第一直流电源提供工作电源给光照度检测电路200、光照度检测微控制器电路300、光照度检测无线发射电路400。

光照度检测电路200由光敏电阻201和第一电阻202组成；光敏电阻201、第一电阻202串联，连接在第一直流电源正极和负极之间；同时光敏电阻201的另一端连接第一微控制器301的9脚，光敏电阻201检测学生学习光照强度，输出变化的电压信号给第一微控制器301的输入端9脚，第一微控制器301进行AD转换，就可以计算当前光照强度。

光照度检测微控制器电路300由第一微控制器301、第一晶振303、第一电容302、第二电容304组成；第一微控制器301的4脚和5脚通过第一晶振303连接，第一微控制器301的4脚通过第一电容302连接第一直流电源的负极，第一微控制器301的5脚通过第二电容304连接第一直流电源的负极。

光照度检测无线发射电路400由无线发射芯片401、第二晶振402、第三电容403、第四电容408、第五电容410、第一电感405、第二电感406、第三电感407、第四电感409、第一天线404组成；第一微控制器301与无线发射芯片401采用SPI方式连接，无线发射芯片401的第1脚数据输入脚、第2脚时钟输入脚、第3脚片选输入脚、第14脚数据输出脚，分别连接第一微控制器301的19、18、17、15脚，第一微控制器301采用模拟SPI方式通信；无线发射芯片401的第16脚无线调制数据输入脚，连接第一微控制器301的16脚；第三电容403、第四电容408、第五电容410、第一电感405、第二电感406、第三电感407、第四电感409组成第一天线404阻抗匹配网络，第一天线404阻抗匹配网络输入端连接无线发射芯片401的无线功率放大N输出脚12脚和无线功率放大P输出脚13脚，第一天线404阻抗匹配网络输出端连接第一天线404，实现第一天线404和无线发射芯片401射频输出端的阻抗匹配；无线发射芯片401的无线功率放大N输出脚12脚，通过第一电感405、第二电感406连接第一直流电源正极；无线发射芯片401的无线功率放大N输出脚12脚，通过第三电容403连接第一天线404；无线发射芯片401的无线功率放大P输出脚13脚，通过第五电容410连接第一直流电源负极；无线发射芯片401的无线功率放大P输出脚13脚，通过第四电感409连接第一天线404；无线发射芯片401的无线功率放大P输出脚13脚，通过第三电感407、第四电容408连接第一直流电源负极；第一电感405、第二电感406、第三电感407、第四电容408连接在一起。无线发射芯片401的9脚与第二晶振402连接，第二晶振402提供无线发射芯片401本振信号；当第一微控制器301检测到光照强度低于300勒克斯时，第一微控制器301通过第一天线404阻抗匹配网络和第一天线404，发送无线报警信号给光照度报警无线接收电路600。

如图3所示，光照度报警电源电路500由第二电池组501和第二开关502组成；第二电池组501正极连接第二开关502，第二开关502另一端输出第二直流电源正极；第二电池组501的负极是第二直流电源的负极；第二直流电源提供工作电源给光照度报警无线接收电路600、光照度报警微控制器电路700、光照度报警提示语音产生电路800、光照度报警音频功放电路900。

光照度报警微控制器电路700由第二微控制器701、第四晶振703、第八电容702、第九电容704组成；第二微控制器701的4脚和5脚之间连接第四晶振703，第二微控制器701的4脚通过第八电容702连接第二直流电源的负极，第二微控制器701的5脚通过第九电容704连接第二直流电源的负极。

光照度报警无线接收电路600由无线接收芯片601、第三晶振602、第六电容604、第七电容606、第五电感605、第二天线603组成；第二微控制器701与无线接收芯片601采用SPI方式连接，无线接收芯片601的第1脚数据输入脚、第2脚时钟输入脚、第3脚片选输入脚、第14脚数据输出脚，分别连接第二微控制器701的19、18、17、16脚，第二微控制器701采用模拟SPI方式通信；无线接收芯片601的第5脚中断输出脚，连接第二微控制器701的7脚外部中断脚；第六电容604、第七电容606、第五电感605组成无线接收芯片601的第二天线603阻抗匹配网络，第二天线603阻抗匹配网络输入端连接第二天线603，第二天线603阻抗匹配网络输出端连接无线接收芯片601的无线输入脚13脚和12脚，实现第二天线603和无线接收芯片601无线输入端的阻抗匹配；无线接收芯片601的无线输入脚13脚和12脚之间连接第五电感605，无线接收芯片601的13脚通过第六电容604连接第二天线603，无线接收芯片601的12脚通过第七电容606连接第二直流电源负极；无线接收芯片601的9脚连接第三晶振602，第三晶振602提供无线接收芯片601的本振信号；当无线报警信号通过第二天线603和第二天线603阻抗匹配网络，输入到无线接收芯片601，无线接收芯片601进行解码后，通过SPI发送给第二微控制器701，在数据分析后，进行语音报警。

如图4所示，光照度报警提示语音产生电路800由语音芯片801、第三电阻802、第四电阻803、第十电容804组成；语音芯片801录制了“现在光线太暗，请您提醒孩子开灯，防止近视”语音信号，语音芯片801的语音输出控制脚7脚连接第二微控制器701的11脚，由第二微控制器701的11脚控制语音播报；语音芯片801的语音输出脚7脚连接第十电容804，输出语音信号，第十电容804是交流耦合作用；同时，语音芯片8017脚通过第四电阻803连接到第二直流电源负极，是直流偏置电阻；语音芯片801的RC震荡器输入脚8脚，通过第三电阻802连接第二直流电源正极，第三电阻802与语音芯片801内部电路组成RC振荡电路。

光照度报警音频功放电路900由音频功放芯片901、第五电阻902、第六电阻904、第七电阻909、第十一电容905、第十二电容906、第十三电容907、第十四电容908、电位器903、扬声器910组成；由第五电阻902、电位器903、第六电阻904串联，电位器903的3脚连接音频功放芯片901的音频输入脚7脚，可以在设定范围内调节输入音频的大小；第五电阻902连接第十电容804，是光照度报警音频功放电路900音频输入端；第十一电容905连接音频功放芯片901的音频输入脚7脚，起输入滤波作用；音频功放芯片901的功放输出脚1脚，通过耦合电容第十三电容907连接扬声器910；第十四电容908与第七电阻909串联，连接音频功放芯片901的功放输出脚1脚，是高频脉冲吸收电路，避免高频自激。

一种家长监督的学生学习用光照度测试无线报警装置，当光照度高于300勒克斯时，光照度检测器的光敏电阻201为低阻值状态，第一微控制器301检测到光照度高于300勒克斯，装置不进行报警提示。

当光照度低于300勒克斯，光照度检测器的光敏电阻201为高阻值状态，第一微控制器301检测到光照度低于300勒克斯，第一微控制器301通过无线发射芯片401，发送报警的无线信息给光照度报警器。

光照度报警器的无线接收芯片601通过第二天线603接收到光照度检测器发送的报警无线信息，无线接收芯片601输出报警数据信号给第二微控制器701，第二微控制器701触发语音芯片801发出“现在光线太暗，请您提醒孩子开灯，防止近视”的语音信号，语音信号经过音频功放芯片901进行功率放大后，通过扬声器910发出语音提示。

应当指出，对于经过充分说明的本发明来说，还可以具有多种变换及改性的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实例，上述实例仅仅作为本发明的说明，而不是限制，总之，本发明的保护范围包括哪些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。