基于單片機(jī)的智能臺燈設(shè)計(jì)

趙福明

摘要：隨著社會的不斷發(fā)展，市場也在不斷變化。市場上電子產(chǎn)品也在不斷的變化，各種各樣的電子產(chǎn)品也隨著市場的不斷發(fā)展走向智能化，本文設(shè)計(jì)的以單片機(jī)為控制核心的智能臺燈主要以熱釋電紅外傳感器來感應(yīng)人體是否在旁邊。當(dāng)我們在學(xué)習(xí)時由于身體靠桌面比較近，造成身體坐姿不正，臺燈就會報(bào)警提示，這樣可以糾正坐姿，防止眼睛近視;當(dāng)檢測到旁邊沒有人在時候，系統(tǒng)也會使臺燈自動關(guān)閉，以達(dá)到節(jié)省電能的目的。

Abstract： With the continuous development of society， the market is constantly changing. The electronic products in the market are also constantly changing， and various electronic products are also becoming intelligent with the continuous development of the market. The intelligent table lamp designed with a single-chip microcomputer as the control core in this paper mainly uses a pyroelectric infrared sensor to sense whether the human body is nearby. When we are studying， because the body is close to the desktop， causing the sitting posture to be incorrect， the desk lamp will alert you. This can correct the sitting posture and prevent myopia. When the system detects that there is no one nearby， the system will also automatically turn off the desk lamp to achieve the purpose of saving power.

關(guān)鍵詞：智能臺燈;單片機(jī);傳感器

Key words： intelligent table lamp;single chip computer;sensor

中圖分類號：TM923.44? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）04-0223-02

0? 引言

隨著生活的不斷發(fā)展，各種各樣的電子產(chǎn)品、電器開始走入人們的生活，在工作方面加快了工作效率，提高了工作質(zhì)量，使人們的生活更加美好。本設(shè)計(jì)采用+5V的直流電源供電的智能臺燈，它具有保護(hù)眼睛、使用壽命長、不污染等優(yōu)點(diǎn)，比起普通的臺燈這款智能臺燈占有很大的優(yōu)勢，這款智能臺燈一方面可以更好的節(jié)約電能，起到了環(huán)保的作用，另一方面可以通過感應(yīng)人體來糾正坐姿，起到保護(hù)眼睛防止近視的作用。同時，智能臺燈在光線比較暗的時候自動開燈的功能，這樣使人們在黑暗中更加方便。本智能臺燈可以分為自動和手動兩種模式。在自動模式下，智能臺燈可以通過檢測判斷旁邊是否有人在，當(dāng)有人在時臺燈將自動開燈并且可以通過檢測臺燈與人體的距離來矯正坐姿。如果房間光的亮度不夠時，并且旁邊有人時，智能臺燈感應(yīng)到信號就會自動開燈;當(dāng)我們學(xué)習(xí)比較累的時候，可以趴在桌子上休息會，這時候臺燈檢測到信號便會自動關(guān)閉臺燈;在手動模式下，可以通過按鍵來調(diào)節(jié)臺燈燈光的亮度。并且本臺燈還設(shè)計(jì)計(jì)時功能，可以通過按鍵手動設(shè)置時間，當(dāng)設(shè)定的時間到時，智能臺燈便發(fā)出提示，如果想結(jié)束提示可以用手或者其他東西在紅外測距傳感器前晃一下或者按一下任意按鍵這樣便可以停止提示。

1? 系統(tǒng)原理的設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)思想

本智能臺燈在系統(tǒng)的控制方面使用AT89C51單片機(jī)為控制核心，其他組成器件包括熱釋電紅外傳感器、光敏電阻信號處理電路、提醒電路、燈光控制電路、報(bào)警電路等組成，控制系統(tǒng)選用匯編語言來編程。AT89C51單片機(jī)可將熱釋電紅外傳感器檢測到的信號模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量來控制電路。該系統(tǒng)易于操作、可靠性高，還可以環(huán)保節(jié)能[1]。

1.2 研究方向及主要內(nèi)容

1.2.1 研究方向

本論文主要對AT89C51單片機(jī)控制的智能臺燈系統(tǒng)進(jìn)行研究，分別對臺燈所處環(huán)境的光亮強(qiáng)度、人體坐姿、節(jié)約電能等方面進(jìn)行了研究。

1.2.2 主要內(nèi)容

①根據(jù)單片機(jī)控制電路的特點(diǎn)，進(jìn)行控制智能臺燈系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)。②通過傳感器感應(yīng)信號，對智能臺燈周圍環(huán)境的光亮程度進(jìn)行識別。③通過感應(yīng)信號進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，對智能臺燈的亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)。④通過人體的位置，對人體的坐姿進(jìn)行調(diào)整來糾正坐姿。

2? 系統(tǒng)的組成與電路的設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)的組成

①傳感器及信號處理部分：通過傳感器檢測附近是否有人及附近環(huán)境的光強(qiáng)的信號，然后將檢測到信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號;②AT89C51單片機(jī)組成的中央處理單元：通過處理信號來控制整個電路;③提醒電路：通過感應(yīng)信號發(fā)出提醒信號;④燈光控制電路：根據(jù)AT89C51單片機(jī)發(fā)出的命令來控制燈光;⑤蜂鳴器報(bào)警部分：當(dāng)設(shè)定的時間到時以及坐姿矯正時發(fā)出提示。

2.2 電路的設(shè)計(jì)

2.2.1 傳感器

本次智能臺燈設(shè)計(jì)中主要控制電路是在AT89C51單片機(jī)的控制下工作的。傳感器在本智能臺燈的設(shè)計(jì)中起著非常重要的作用。本設(shè)計(jì)采用熱釋電紅外傳感器來感應(yīng)信號，因?yàn)榧t外熱釋電紅外傳感器只對波長為10μm（人體輻射紅外線波長）左右的紅外輻射起作用，所以除了人體以外的其他物體是不會被感應(yīng)的。如果人體侵入傳感器感應(yīng)范圍之內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，同時發(fā)出檢測信號[2]。如圖1所示。

2.2.2 光敏電阻

光敏電阻在光線比較暗的環(huán)境里它的電阻值很高，當(dāng)光敏電阻器受到光照時，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價(jià)帶中的電子吸收一個光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價(jià)帶中產(chǎn)生一個帶正電荷的空穴，使其光敏電阻的電阻率變小，造成光敏電阻的阻值下降，從而來調(diào)節(jié)智能臺燈的光亮強(qiáng)度。

2.2.3 LED模塊

圖2是由單片機(jī)組成的燈光控制電路。本設(shè)計(jì)的光源采用12個大草帽白光LED，排列成3×4結(jié)構(gòu)[3]。LED的負(fù)極接地，所有的燈全部并聯(lián)，正極接在三極管Q8的集電極，當(dāng)AT89C51單片機(jī)的IO口LED輸出高電平時，Q7就導(dǎo)通了，Q8的基極被導(dǎo)通的Q7拉低，Q8導(dǎo)通時，并聯(lián)的LED燈的正極就接在了電源上，此時LED燈發(fā)亮，當(dāng)AT89C51單片機(jī)的io口LED低電平時，Q7被截止，Q8的基極被R12的10k電阻拉高，Q8截止，并聯(lián)LED的正極不接電源，LED熄滅。當(dāng)AT89C51單片機(jī)的IO口很快的變化時，就可以通過PWM的占空比控制燈的光亮強(qiáng)度。

2.2.4 蜂鳴器

蜂鳴器單元主要是以發(fā)出的命令給出提示信號;當(dāng)傳感器檢測到人體與傳感器之間的距離小于提示距離時，蜂鳴器就會發(fā)出提示。當(dāng)計(jì)時器到設(shè)定的時間后蜂鳴器將發(fā)出提示信號。

3? 結(jié)論

本系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)思想來源于生活。臺燈是生活中的必需品，但是也有很多人由于長時間的使用臺燈，導(dǎo)致眼睛近視，而且經(jīng)常忘記關(guān)燈而造成巨大的能源浪費(fèi)。本系統(tǒng)用傳感器來測量人體與傳感器之間的距離，從而來控制人體由于靠近臺燈導(dǎo)致眼睛近視。用戶可以根據(jù)自己的實(shí)際情況進(jìn)行距離調(diào)節(jié)。當(dāng)學(xué)習(xí)的時候，有時當(dāng)人體坐姿不正，身體離桌面靠的太近，容易影響眼睛近視，此時臺燈檢測到信號便發(fā)出提示，如果沒有在設(shè)定的時間內(nèi)離開感應(yīng)范圍，則臺燈強(qiáng)制性關(guān)閉。當(dāng)有時我們學(xué)習(xí)的時候，趴在桌子上休息，而忘了關(guān)燈，這時系統(tǒng)就會自動檢測到，過一段時間后，臺燈也將會自動關(guān)閉。

4? 總結(jié)

現(xiàn)階段我國的經(jīng)濟(jì)和科技化發(fā)展較快，自動智能化領(lǐng)域在在我們生活中也廣泛應(yīng)用。從我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展來看，我國人工智能普遍存在于現(xiàn)在生活中的各個領(lǐng)域，現(xiàn)在我國很多工程領(lǐng)域都開始廣泛的應(yīng)用人工智能技術(shù)，推動了我國智能化領(lǐng)域的全面發(fā)展。在未來我國隨著科技的全面發(fā)展，人們生活智能化水平的不斷提升，相信未來的生活將更加美好。

參考文獻(xiàn)：

[1]李全利.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京.清華大學(xué)出版社，2006，2.

[2]劉力齊.基于單片機(jī)的智能LED臺燈設(shè)計(jì)[J].輕工科技，2019，35（1）：32-33.

[3]周媛珍.基于51單片機(jī)的智能臺燈的設(shè)計(jì)[J].電子制作，2018（02）：8-10.