基于MSP430的智能護眼臺燈的研究與設計

王勇　王梨英

摘要：本文基于MSP43G2231單片機，設計了一款款智能化的護眼臺燈。該智能臺燈的設計采用高亮白光LED，驅動時采用恒功率設計，亮度均勻，能對視力有很好的保護作用。同時可以根據光照強度和環境情況進行自適應調節，使光照和眼睛適應度達到平衡，此外，該智能臺燈還可以采用人體熱釋紅外，檢測人遠近，根據遠近調節光照，應用前景廣闊。

關鍵詞：MSP430單片機；護眼臺燈；光照檢測；人體紅外

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）06-0165-02

由于現在人們對眼睛保護的意識越來越強，更多的人開始研究智能護眼臺燈。主要是針對以下幾方面的問題，其一是臺燈的亮度是否可以調節，根據環境情況能自適應調整到最合適的狀況；其二是臺燈的驅動部分是否穩定可靠，沒有頻閃，頻閃對眼睛的傷害很大；其三是臺燈的安裝和控制是否方便、易攜帶。

基于以上的問題，本文采用MSP430單片機，設計了一款符合現在需求的智能護眼臺燈。

1整體設計方案

本設計以MSP430單片機為控制核心，設置環境采集傳感器模塊和人體紅外測距模塊，將采集到的信號經過單片機處理后，驅動高亮LED按照實時的環境情況和人體距離臺燈的情況而改變，整體的硬件設計框圖如圖1所示。

2硬件設計

2.1高亮LED驅動模塊

高亮LED驅動模塊電路圖如圖2。該電路具有寬電壓輸入、大電流輸出和效率高的特點，恒流精度高，具有短路和過溫保護功能。

2.2無影的實現

無影是一個非常重要的設計，智能臺燈在使用中如果存在陰影，則對使用效果大打折扣。本設計中采用的原理參照手術無影燈的原理，在設計中采用多個光源，而且設計中采用的光源均采用高亮度LED，均采用恒功率驅動，這樣保證了LED燈無頻閃，另外消除了陰影。

2.3光照采集

光照采集模塊根據周圍環境，設計采用光照采集傳感器，將采集到的信息通過AD轉換，輸入給單片機進行處理。光照的采集是智能臺燈的關鍵設計，是是否可以達到智能的一個前提，會根據光照情況自動進行調節。

2.4人體感應

人體感應模塊采用紅外檢測，光照強度的控制是在人體檢測后實現，見到有人，后控制燈光強弱，人體紅外傳感器模塊檢測到人存在是通過檢測紅外波長而實現的，但是人體紅外檢測技術很多都應用在軍事上，因此國外的技術很多對國內都是封鎖的，國產傳感器的精度還有待提高。

3系統軟件設計

對應硬件系統的相應功能，在進行軟件設計時，主要針對兩大模塊進行設計，其一是檢測是否有人存在檢測區域，其二是檢測有人情況下燈光的強弱或者是否合適，從而根據采集到的環境情況，產生相應的PWM控制輸出功率，確保燈光強弱合適。其框架與功能示意圖如圖3所示。

4系統測試

（1）將人體感應距離設為1m左右，當有人靠近臺燈1m時，臺燈開啟，自動進入默認模式，而當距離大于1m半小時時，臺燈進入待機模式。

（2）檢測到人體存在時，會根據周邊環境的檢測而輸出不同的PWM波形，調節輸出功率，可以將光照強度調整到合適范圍。

5結論

本文通過軟硬件的設計，完成了一款智能臺燈的設計，經過設計和實驗驗證，該智能臺燈能智能檢測人體的存在，且距離精準，此外，在檢測到人體后，能根據周圍環境對光照強度進行自動調節，較好地實現了設計要求，具有較好的應用前景。