軟件總體分為三個狀態，即“跟蹤模式”、“矯正模式”和“數據同步模式”。在“跟蹤模式”中，系統完成對用戶眼睛工作環境數據的采集和對用戶眼疲勞度的評估這兩個任務即可，這兩個任務下系統需要完成的具體任務見圖8;在“矯正模式”中，系統完成對用戶坐姿的檢測和對用戶眼疲勞度的評估，這兩個任務下系統需要完成的具體的軟件任務見圖8;在“同步模式”中，系統僅需完成將系統數據緩沖區的疲勞值數據發送到藍牙串口。

　　每一個狀態中，又有各自的前后臺程序。前臺程序是對軟件實時性要求較高的程序，在系統中斷中被觸發運行，包括傳感器數據采集記錄程序、按鍵鍵值采集程序和LED/振子觸發條件判斷程序，其執行時間很短;后臺程序是對軟件實時性要求較低的程序，在系統主循環中運行，包括模擬人眼疲勞值算法、姿態解算算法等，其運行時間較長且難以確定。前后臺程序相配合的技術手段有利于避免CPU阻塞，保證了系統的穩定性。

　　系統程序“狀態”之間轉換關系見圖9，當用戶短按按鍵時，切換“跟蹤模式”和“矯正模式”，當用戶長按按鍵時，進行數據同步。

　　3.4 模擬人眼疲勞算法

　　在本文所開發的智能防近視眼鏡系統中，系統可以直接采集到的影響人眼疲勞值的參數包括：當前用戶的用眼時間、視線距離、明暗變化以及閱讀/寫字姿態，然而實際情況是人眼疲勞值受到當前時刻之前這些參數所有變化累積的影響。在模擬人眼疲勞值的算法中，上述四個參數都有各自的權值，其中，用眼時間、視線距離所占權值最大，其影響真實人眼疲勞值的程度也最深;光線變化所占權值次之，閱讀/寫字姿態由于受到實際環境影響較大，所占權值最小。

　　下面就視線距離這一參數做詳細說明，其他參數可以此類推。

　　首先定義視線距離參數的權值得分S，其總分為35分，即視線距離因素占35%的比例權值。之后，占獲取當前的視線距離參數，以此減去標準參考距離(33.3厘米)，獲得的差值記為d，那么：

　　其中，f(Sⁿ)是Sⁿ的函數，這樣就模擬了實際過程中視線距離隨時間的變化對人眼疲勞的影響。

　　3.5 動態分配傳感器測量頻率算法

　　為降低系統功耗所采用的動態分配傳感器測量頻率算法原理如下：首先建立一個長度為5的環形數據緩沖區，單片機定時器每秒鐘產生一次定時中斷，在中斷內喚醒六軸傳感器讀取相關數據并暫時關閉傳感器。然后，計算三軸加速度的平方和，并將此平方和存入上述環形數據緩沖區內，當緩沖區數據存滿時，對緩沖區內的5個數據進行加權相加運算，以此分配下一次距離傳感器和光強傳感器喚醒的時間。在此之后再有新的數據被記錄時，優先放棄掉環形數據緩沖區內先被記錄的數據。由于此算法涉及到浮點數乘除運算，運算量相對較大，所以將其放在后臺系統循環中運行，運行結束后可休眠CPU。

　　4 性能分析

　　本系統的主要性能指標有：待機時間、測距精度、便攜性、六軸檢測精度。

　　從實際測試的情況來看，由于本系統采取了一系列方式來降低功耗，有效待機時間可以達到一天以上。

　　測距精度方面，由于所選紅外傳感器的優秀特性，在大多數環境下測距精度優于1%。

　　便攜性方面，本系統所選器件均在保證系統功能完善的情況下選擇了體積最小的器件，盡可能地縮小了整體體積，但考慮到作品最終要與眼鏡鏡框一體，現在體積還是有點大，后期可考慮使用低功耗的BLE來取代單片機及藍牙4.0系統，到時可進一步縮小體積，增強便攜性。

　　六軸檢測精度方面，根據量角器等工具對傳感器檢測結果進行記錄并分析，并結合本系統應用場景進行考慮，傳感器測量時引入的誤差基本可以忽略。

　　參考文獻：
　　[1]謝楷.《MSP430系列單片機系統工程設計與實踐》[M] .上海：機械工業出版社，2007
　　[2]陳學平.《Altium Designer 13電路設計、制板與仿真從入門到精通》[M] .北京:清華大學出版社，2014