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上圖展示了整個視力測試儀的系統框架。通過開關選擇有線和藍牙兩種模式。手動模式是通過板卡上的按鍵進行輸入；藍牙模式是通過手機藍牙進行傳輸測試者選擇的方向和確認信息。隨機數模塊產生每輪測試“E”的方向。通過控制模塊與用戶輸入進行比對，產生結果，輸出到VGA顯示器上。同時在數碼管上顯示當前測試狀態。

自動視力測試儀的系統框架

硬件連接

視力測試儀的硬件連接圖

按照所示進行硬件連接：

1）通過USB 下載線將計算機與Basys3上的microUSB 編程端口連接，將電源選擇跳線(JP2，Basys3電源開關左邊的跳線)設置為USB 供電模式。如果需要通過外部電源供電，則跳線JP2設置為EXT模式；

2）通過VGA與顯示器連接；

3）將藍牙模塊插入JA上排，確保藍牙模塊的TX端口對應與JA4端口，即最靠近GND引腳的端口。

系統控制

Basys3板卡上的撥碼開關SW0用于設置有線或者藍牙模式，SW0置0，則表示有線模式，通過板卡上的按鍵進行輸入。SW0置1，則表示藍牙模式，通過藍牙助手app的按鍵進行輸入。

Basys3板卡上的五個按鍵分別表示上下左右的方向選擇，中間按鍵表示確認選擇。只有當確認鍵按下，才進行測試結果比對。

由于板卡上按鍵資源全部使用了，所以利用撥碼開關SW15臨時代替為啟動按鍵和重設按鍵。

藍牙app設置1

藍牙app設置2

使用藍牙串口調試軟件時，連接上藍牙后，選擇鍵盤模式，

程序下載及固化

下載查看vivado項目代碼。

附件提供了已經生成的bit文件和bin文件可供直接下載或者固化到FPGA上。

1）如果不需要固化，則可以直接下載bit文件。具體步驟如下：

圖1：下載bit文件選項

打開hardware manager連接上Basys3，選擇綠色提示框中的Program device或者右擊芯片型號，選擇Program Device（如圖1所示）。

圖2：下載bit文件到FPGA中

選擇相應的bit文件，點擊Program完成下載（如圖2）。

2）如果需要固化到FPGA中，則需要按照下面的步驟。

圖3：添加配置存儲器選項

打開hardware manager連接Basys3，在Hardware窗口里右擊芯片型號，選擇Add Configuration Memory Device，（如上圖3所示）。

圖4：添加配置存儲器

Basys3中內嵌的flash memory型號是s25f1032p，搜索找到之后點擊OK完成添加（如圖4所示）。

圖5：將bin文件固化到配置存儲器中

然后將生成的BIN文件寫入閃存內（如圖５所示）。

完成程序的固化和硬件連接后，我們可以對視力測試儀進行測試。

首先將SW0置為0，選擇有線模式，然后將SW15置為1，然后再置為0，模擬按鍵的按下，啟動系統。通過板卡上的上下左右按鍵選擇方向，在按下中間鍵確認選擇的方向。此時可以通過板卡上的數碼管看到系統當前的測試等級和測試次數。若判斷正確，則進行下一輪測試。

在兩次判斷錯誤后，結束測試，顯示器顯示視力等級。

完成一次測試后，再次將SW15置為1，然后再置為0，模擬按鍵的按下，重設系統，換另一只眼睛測試。

首先將SW0置為1，選擇藍牙模式，同樣將SW15置為1，然后再置為0，模擬按鍵的按下，啟動系統。通過按下藍牙串口app的上下左右以及確認按鍵，發送信息，完成測試。

功能實現說明:

1、隨機生成不同方向視力測試的符號“E”，并在顯示器上顯示。四個方向的概率應相同。

2、撥動Basys3板上的SW15開關開始測試。測試者通過Basys3板上的四個方向按鍵選擇看到的字符方向，然后按下中間按鍵表示確認。若三次判斷正確兩次及以上，則字號變小，進行下一輪測試；否則測試結束，通過VGA在屏幕上提示測試結束，并顯示視力測試結果（完全按照標準視力對照表設計）。

3、測試過程中，數碼管顯示測試的等級、每輪已完成的次數，以提醒測試者測試進程。

4、完成一組測試后，測試者可撥動Basys3板上的SW15開關重設，進行另一只眼睛的視力測試。

5、附加功能：完成藍牙控制模式，提高測試等級。通過開關SW0切換有線和藍牙兩種模式。通過安卓藍牙串口調試助手，實現方向按鍵和確認按鍵的遠程控制。

實驗說明：

1、中間按鍵的功能定義為確認鍵；

2、根據標準視力對照表4.0-1M14.51mm，4.0-5M 72.7mm（視力等級-測試距離字體大小），設計兩種模式，有線模式：距離為1M進行視力測試，藍牙模式則距離5M進行視力測試。由于顯示分辨率的限制，在有線模式下，測試等級范圍為3.9—4.0，藍牙模式下，測試等級范圍為3.9—4.9。

3、測試等級從3.9開始，根據實際視力檢測情況，在等級3.9時，僅測試1次，在等級為4.0時，測試2次。之后，由于符號“E”越來越小，測試者有三次機會，只能答錯一次。若前兩次都正確，則直接轉到下一等級