智能護(hù)眼臺(tái)燈的設(shè)計(jì)

任澤明 艾信友 胡凱旋 范兵兵 曾研

摘 要：文章針對(duì)青少年不當(dāng)或過度用眼而設(shè)計(jì)了智能護(hù)眼臺(tái)燈，使用AT89C51單片機(jī)做控制器。該臺(tái)燈具有人體感應(yīng)、距離檢測(cè)、光線檢測(cè)、智能調(diào)光、坐姿矯正、自動(dòng)開燈、計(jì)時(shí)和節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：智能；護(hù)眼；節(jié)能

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）13-0091-02

Abstract： In this paper， the intelligent eye protection lamp is designed for teenagers' improper or excessive use of the eye， and the AT89C51 single-chip microcomputer is used as the controller. The lamp has the advantages of human sensing， distance detection， light detection， intelligent dimming， sitting position correction， automatic turning on the lamp， timing and energy saving.

Keywords： intelligence； eye care； energy saving

引言

隨著社會(huì)發(fā)展，全民教育層次提高，青少年由于不當(dāng)或過度用眼產(chǎn)生的視力問題已逐漸凸顯。臺(tái)燈，是大部分青少年都備有的一種照明設(shè)備。在科技高速發(fā)展的今天，“能用”已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了人們的需求，“好用”、“適用”才是人們的首選。因此，設(shè)計(jì)一款具有節(jié)能，護(hù)眼功能的適用于廣大青少年的智能臺(tái)燈是非常具有實(shí)用價(jià)值的。

1 智能臺(tái)燈主要功能及特點(diǎn)

自動(dòng)開燈：在待機(jī)狀態(tài)下，人體紅外傳感器會(huì)定時(shí)掃描檢測(cè)桌前是否有人體，當(dāng)檢測(cè)到桌前有人時(shí)，控制單元會(huì)自動(dòng)控制發(fā)光模塊發(fā)光，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開燈。

智能調(diào)光：在臺(tái)燈工作時(shí)，會(huì)周期性地通過傳感器獲得環(huán)境光線強(qiáng)度數(shù)據(jù)，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)強(qiáng)度調(diào)解出最適光線強(qiáng)度，通過控制單元控制發(fā)光模塊發(fā)出最適合的亮度，可避免燈光太強(qiáng)或者太弱對(duì)眼睛帶來的傷害。

坐姿矯正：在開始學(xué)習(xí)后定期通過傳感器判斷使用者是否坐姿良好，會(huì)根據(jù)實(shí)際情況發(fā)出對(duì)應(yīng)的提示信息來矯正使用者的坐姿。

計(jì)時(shí)：根據(jù)自身情況可自主設(shè)置學(xué)習(xí)時(shí)間，時(shí)間到后會(huì)發(fā)出提示，避免過度用眼。

節(jié)能：使用低功耗控制單元AT89C51，使用者長(zhǎng)時(shí)間離開桌位時(shí)會(huì)進(jìn)入待機(jī)模式，避免能源浪費(fèi)。

2 系統(tǒng)概述

該智能臺(tái)燈系統(tǒng)主要由電源模塊、傳感器模塊、微控制器模塊、按鍵模塊、顯示模塊、發(fā)光模塊等部分組成。以各類傳感器做數(shù)據(jù)收集端，以微處理器做數(shù)據(jù)處理端和控制端，總體設(shè)計(jì)如圖1所示。

3 主要電路設(shè)計(jì)

3.1 電源模塊

電源采用5V直流輸入，可適配目前市場(chǎng)上的大部分充電器插頭。

3.2 微控制器模塊

臺(tái)燈使用STC89C51單片機(jī)作為控制芯片，它負(fù)責(zé)接受傳感器采集和控制端輸入的數(shù)據(jù)并處理分析后通過指令控制相應(yīng)的電器設(shè)備。

3.3 傳感器模塊

使用到的傳感器包括人體紅外傳感器、光敏電阻感應(yīng)模塊、超聲測(cè)距傳感器。

光敏電阻感應(yīng)模塊用于感應(yīng)環(huán)境光強(qiáng)，其數(shù)據(jù)被微控制器采集，進(jìn)而使得發(fā)光模塊發(fā)出相應(yīng)光照亮度。模塊安裝在發(fā)光模塊的背面，這樣可以免受臺(tái)燈自身發(fā)出光的影響。超聲測(cè)距模塊和人體紅外傳感器模塊安裝在臺(tái)燈正前方，用來感知人的狀態(tài)和距離。

4 軟件設(shè)計(jì)

軟件采用C語言編程。智能臺(tái)燈主要有手動(dòng)模式和智能模式兩種工作模式，一般情況下臺(tái)燈處于智能工作模式，用戶需要時(shí)可自行打開手動(dòng)模式，在智能模式下程序會(huì)定時(shí)獲取傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并執(zhí)行相應(yīng)的指令對(duì)硬件進(jìn)行控制。首先，對(duì)人體紅外傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷。臺(tái)燈周圍沒有人時(shí)，程序會(huì)在延時(shí)一段時(shí)間后再次檢測(cè)，直到檢測(cè)到人為止，否則臺(tái)燈會(huì)一直處在待機(jī)狀態(tài)。當(dāng)人體紅外傳感器檢測(cè)到人體后臺(tái)燈進(jìn)入開燈狀態(tài)，此時(shí)程序會(huì)定時(shí)獲取光敏電阻傳感器數(shù)據(jù)，調(diào)解出最適合的光照亮度。同時(shí)超聲傳感器數(shù)據(jù)也會(huì)被定時(shí)獲取用來判斷使用者狀態(tài)，在使用者坐姿異常時(shí)給出提示予以矯正，在檢測(cè)到人長(zhǎng)期離開桌位時(shí)會(huì)關(guān)燈再次進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，直至再次檢測(cè)到使用者。系統(tǒng)主程序流程圖如圖2所示。

5 結(jié)束語

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)開燈、智能調(diào)光、計(jì)時(shí)和節(jié)能等功能，在坐姿異常時(shí)能及時(shí)發(fā)出提示矯正坐姿。在實(shí)際調(diào)試過程中臺(tái)燈系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行，能通過傳感器較為準(zhǔn)確地獲取被測(cè)數(shù)據(jù)，能對(duì)使用者產(chǎn)生提示作用，具有實(shí)用價(jià)值。

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