非接觸式人體智能感應臺燈的研究與設計?

王金勇 等

摘 要：該產(chǎn)品設計、研究的目的是通過光敏傳感器采集周圍光強和熱釋電紅外傳感器采集周圍人體紅外線，并通過BISS0001信號處理模塊，臺燈控制模塊和MOS開關模塊，最終實現(xiàn)非接觸式智能臺燈的控制。本項目所研究的范圍涉及人體紅外的采集與檢測，外界光強的采集與處理，STC89C51單片機程序編寫，MOS開關控制，臺燈PCB板的制作，臺燈樣式設計與包裝等。在電路設計上采用創(chuàng)新節(jié)能的設計；在硬件組合上采用模塊化的設計；在軟件編程上采用嵌套調(diào)用的編程方案，達到高效實現(xiàn)LCD液晶屏對當前日期、星期、時間和溫度實時顯示的目的。最終能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸式人體智能感應臺燈的控制，并能夠?qū)崿F(xiàn)當前相關信息的顯示。

關鍵詞：紅外智能 MOS開關 光強處理 非接觸式智能臺燈

中圖分類號：TN98 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）08（a）-0090-02

Research and Design of Non-Contact Intelligent Induction Lamp

Wang Jinyong Tang Lili* Huang Sijia Yao Xuyu Zhou Yi Wang Zan

（Department of Computer & Information Engineering，Zhixing College of Hubei University，Wuhan 430011，China）

Abstract：Study on the product design，the purpose is through the light and heat collected around the photosensitive sensor pyroelectric infrared sensors around the human body infrared，and through the BISS0001 signal processing module，lamp control module and MOS switch module，realize non-contact intelligent lamp control.Acquisition and detection range of this project research involving human body infrared，acquisition and processing of external light，STC89C51 microcontroller programming，MOS switch control，making PCB lamp board，lamp style design and packaging etc.Used in the circuit design innovation of energy-saving；the hardware combination module design；using nested call programming in the software programming，to achieve high efficiency to achieve LCD screen on the current date，week，time and temperature display time.The final control can realize the non-contact intelligent induction lamp，and can realize the display of relevant information.

Key Words：Intelligent Infrared；MOS Switch；Light Intensity；Contactless Smart Lamp

社會在不斷進步，人類在不斷追求，市場在不斷變化，高新科技應用含量決定著產(chǎn)品發(fā)展的新趨勢和前景，智能化技術在電子產(chǎn)品領域的應用意義深遠。隨著電子產(chǎn)品的飛速發(fā)展，家用電器也越來越傾向智能化[1]，已經(jīng)應用于我們實際生活中的有智能電磁爐，智能電飯鍋，智能洗衣機，智能空調(diào)等。這些智能的家用電器和普通家用電器相比，功能上更強，使用上更便捷，安全可靠性上更高，最重要的是更節(jié)能，也提高了家用電器的品質(zhì)。

非接觸式智能臺燈以專門感應人體紅外信號的熱釋電紅外傳感器和光敏傳感器為基礎[2]，以BISS0001信號處理電路，臺燈控制電路，利用MOS開關模塊進行處理，以達到便于控制臺燈亮滅及燈光調(diào)節(jié)的目的。當房間亮度不夠時，且有人在附近時，非接觸式智能臺燈便會自動點亮，省去了黑暗中摸開關麻煩；當學習時臺燈的亮度會根據(jù)室內(nèi)的光線，調(diào)節(jié)燈光亮度，避免眼睛在強光、弱光下的傷害；學習太累了，離開書桌去休息時，臺燈就會自動熄滅；當光線過強時，系統(tǒng)也會使臺燈自動熄滅，以達到節(jié)省能源的目的。同時非接觸式智能臺燈能實時的將當前的日期、星期、時間和溫度，顯示在旁邊的LCD1602的液晶屏上。

1 總體硬件系統(tǒng)設計方案

本系統(tǒng)的設計主要由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成，硬件系統(tǒng)是由熱釋電紅外信號處理模塊、臺燈控制電路模塊[3]、MOS開關控制模塊、單片機控制模塊、顯示模塊、紅外檢測與處理模塊、溫度采集模塊、液晶顯示模塊、電源電路模塊[3]等九個模塊組成。其中，供電模塊主要是為整個臺燈提供電量。系統(tǒng)結構框圖如圖1所示。

2 軟件系統(tǒng)設計

程序流程圖如圖2所示，具體流程如下：首先，接通電源，系統(tǒng)開始工作，DS1302時鐘模塊、溫度穿管器、鬧鈴模塊、LCD1602顯示模塊進行初始化，系統(tǒng)通過單片機控制液晶屏顯示“時分秒”、“年月日”、“星期”、“溫度”；然后，就可以進入功能設置，當?shù)谝淮伟聪掳存IK1時可以調(diào)節(jié)“時、分、秒”和“年、月、日”，這時K2、K3 和K4分別對應日期和時間“加”、“減”和“移位選擇”的功能，在設計時當日期發(fā)生變化后，星期也會跟著做出相應的變化；當?shù)诙伟聪掳存IK1時可以設置鬧鐘的功能，這時K2、K3 和K4分別對應日期和時間“關閉”、“開啟”和“移位選擇”的功能；當?shù)谌伟聪掳存IK1時可以設置最后秒表的功能，此時K2、K3和K4分別對應日期和時間“復位”、“暫?！焙汀坝嫊r”的功能；當?shù)谒拇伟聪掳存IK1時可以退出設置功能。

由于系統(tǒng)中溫度傳感器具有溫度實時采集、檢測的功能，所以當周圍環(huán)境的溫度發(fā)生改變時，LCD液晶屏顯示的溫度示數(shù)也會不斷的改變。該設計同時設置有復位電路，當按下K鍵時，則可以實現(xiàn)復位功能。

3 方案難點及關鍵技術

3.1 方案難點

（1）熱釋電傳感器信號采集的比較小，需要經(jīng)過檢測、放大等各種處理。

（2）光控電路的設計及與MOS開關模塊的結合應用。

（3）光敏感應靈敏度的調(diào)節(jié)，傳感器感應距離的設定。

3.2 關鍵技術

（1）MOS開關電路的設計，臺燈控制電路同時插入三個MOS開關的設計。

（2）光敏三極管對微弱光檢測的處理，并可以通過調(diào)節(jié)改變靈敏度。

（3）熱釋電紅外傳感器對紅外信號的處理方法，同時可以設定感應的距離。

（4）臺燈包裝的設計，更加堅固、更加耐用、更加穩(wěn)定。

（5）軟件編程中，多個中斷同時使用，但彼此之間不會產(chǎn)生影響。

4 系統(tǒng)的測試結果分析

（1）在設定的范圍內(nèi)，能夠較靈敏的通過外界光線的強弱和感應人體來控制臺燈的亮度及亮滅，實現(xiàn)了臺燈的智能控制；

（2）熱釋電紅外傳感器感應的距離為0～6 m，關敏電阻設定白天亮度為基準，高于這個亮度臺燈斷電，光敏三極管感應周圍1 m以內(nèi)的光線特別明顯。同時，可以根據(jù)環(huán)境的需要調(diào)節(jié)。并且能夠?qū)斍暗娜掌?、星期、時間和溫度顯示出來。

（3）在對比測試之后，很明顯的發(fā)現(xiàn)，智能臺燈更加節(jié)能。同時發(fā)出的光線比較柔和，不會太刺眼，也不會太暗，更能有效的保護視力。

（4）通過制作PCB板，臺燈的包裝，智能臺燈更加穩(wěn)定。

5 結語

本智能臺燈可以應用到多種場合，如工廠的智能照明、樓道里、家庭的照明及學習使用工具等等。紅外探測的距離范圍是6 m，可以根據(jù)需要適時進行距離的調(diào)節(jié)。光敏感應器感應周圍光線的靈敏度可以調(diào)節(jié)，達到需要的條件。本設計不僅僅方便了人們的生產(chǎn)、生活，同時又達到節(jié)能的目的。

在家用電器日趨于智能化的今天，智能臺燈順應科技的發(fā)展步伐，為我們的生活帶來便捷、舒適，具有很大的使用價值和市場前景。

參考文獻

[1]周洪，胡文山，張立明，等.智能家居控制系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2006.

[2]張岳軍，吳明光.智能照明系統(tǒng)控制網(wǎng)絡的研究[J].照明工程學報，2004（4）：16-19.

[3]楊恒.LED照明驅(qū)動電路設計與實例精選[M].北京：中國電力出版社，2008.

[4]華成英，童詩白.模擬電子技術基礎[M].4版.北京：高等教育出版社，2006.