基于智能家居的防近視智能臺(tái)燈研發(fā)

龍洋 王橋 吳戀

摘 要：青少年眼睛的生理功能和組織結(jié)構(gòu)有與其他時(shí)期不同的特點(diǎn)，易受環(huán)境影響而近視。讀書寫字的視距不當(dāng)、連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間過度用眼、坐姿不正確、手機(jī)、電腦的不規(guī)范使用等是引起視力減退、近視的重要原因。現(xiàn)在市面上常用的臺(tái)燈發(fā)光體為普通熒光管或LED光源，不具備護(hù)眼功能。文中提出一種以單片機(jī)為主控芯片，綜合運(yùn)用紅外傳感技術(shù)，自動(dòng)感應(yīng)人體位置，并在傳統(tǒng)的臺(tái)燈上添加了紅外測(cè)距、語(yǔ)音提醒、自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度等功能，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)臺(tái)燈的不足。

關(guān)鍵詞：防近視；語(yǔ)音提示；智能臺(tái)燈；紅外測(cè)距

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2018）08-0-01

0 引 言

隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)中小學(xué)生知識(shí)學(xué)習(xí)量逐步增加的同時(shí)，在城市中奮斗的有志青年的工作壓力也逐漸加大。由于這些人群日常連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間的學(xué)習(xí)與工作，以上人群用眼健康不良的狀況較嚴(yán)重，應(yīng)引起足夠的關(guān)注與重視。對(duì)于夜晚還在刻苦學(xué)習(xí)的學(xué)生和努力加班的工作人員，一種有效、智能的防近視臺(tái)燈十分必要。

1 傳統(tǒng)臺(tái)燈與防近視智能臺(tái)燈的現(xiàn)狀

目前，市場(chǎng)上出售的傳統(tǒng)臺(tái)燈大多為手動(dòng)式，只能實(shí)現(xiàn)單一的照明功能，不具備智能護(hù)眼和語(yǔ)音提示的防近視功能。智能臺(tái)燈和傳統(tǒng)燈具雖都可用來照明，但智能臺(tái)燈基于智能化，它能根據(jù)人們的需要自動(dòng)調(diào)節(jié)，通過特定的應(yīng)用程序，還可不斷擴(kuò)展功能。

2 智能臺(tái)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本文設(shè)計(jì)的智能防近視臺(tái)燈的核心功能是根據(jù)與桌面距離遠(yuǎn)近的不同，燈光亮度隨之變化，距離越近燈光越暗，此原理可幫助使用者糾正坐姿。當(dāng)臺(tái)燈感應(yīng)到使用者靠近時(shí)會(huì)自動(dòng)開啟燈光，無人時(shí)臺(tái)燈自動(dòng)熄滅，達(dá)到人來燈亮，人走燈滅的效果，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。智能臺(tái)燈功能設(shè)計(jì)如圖1所示。

2.1 產(chǎn)品系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

基于當(dāng)前近視學(xué)生人數(shù)不斷上升，結(jié)合其近視的原因，本文設(shè)計(jì)了一款智能防近視臺(tái)燈，具備以下功能：

（1）自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度。當(dāng)使用者離桌面小于40 cm大于

10 cm時(shí)，燈光逐漸變暗；當(dāng)離桌面距離小于10 cm時(shí)，燈光自動(dòng)熄滅，并通過蜂鳴器模塊提醒糾正坐姿，直到坐姿完全正確燈光恢復(fù)正常亮度。

（2）定時(shí)功能。定時(shí)模塊來提醒用戶，當(dāng)持續(xù)用眼一小時(shí)則開啟學(xué)習(xí)時(shí)間提醒功能，播放提示語(yǔ)音。

（3）語(yǔ)音提醒功能。通過探測(cè)距離來檢測(cè)使用者的坐姿，當(dāng)坐姿不正確時(shí)自動(dòng)啟用語(yǔ)音播報(bào)提醒進(jìn)行糾正，達(dá)到保護(hù)使用者視力的目的。

2.2 電路設(shè)計(jì)

防近視智能臺(tái)燈的核心部分主要以單片機(jī)為中央處理單元，處理信號(hào)并發(fā)出控制命令；紅外傳感器電路，定時(shí)控制電路，電源控制電路組成了防近視臺(tái)燈系統(tǒng)，整體硬件設(shè)計(jì)如圖2所示。

2.3 紅外測(cè)距模塊設(shè)計(jì)

紅外測(cè)距模塊在電路中主要是檢測(cè)使用者是否因坐姿不端而導(dǎo)致距離臺(tái)燈太近。它能自主發(fā)射和接收紅外線，由此來檢測(cè)距離。本設(shè)計(jì)選用2Y0A21紅外測(cè)距傳感器模塊連接到單片機(jī)中，該傳感器的可調(diào)感應(yīng)距離約為10～80 cm，可自主調(diào)節(jié)感應(yīng)距離。

2.4 語(yǔ)音提醒模塊設(shè)計(jì)

為了達(dá)到更全面的防近視效果，防止青少年形成駝背，本項(xiàng)目采用了LD3320語(yǔ)音提醒模塊。此模塊與紅外測(cè)距模塊共同運(yùn)行，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)使用者書寫姿勢(shì)，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析處理后，再通過將數(shù)據(jù)發(fā)送到中央處理單元。實(shí)時(shí)監(jiān)控使用者的坐姿，若書寫姿勢(shì)不端正，對(duì)使用者語(yǔ)因提示達(dá)到預(yù)防近視的目的，臺(tái)燈整體工作流程如圖3所示。

3 結(jié) 語(yǔ)

以單片機(jī)為核心的智能防近視臺(tái)燈具有糾正錯(cuò)誤坐姿、自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度、語(yǔ)音提醒用眼時(shí)間的功能，優(yōu)于傳統(tǒng)臺(tái)燈，實(shí)現(xiàn)了人工智能化控制。防近視智能臺(tái)燈為使用者營(yíng)造良好的書寫環(huán)境，實(shí)時(shí)提醒使用者端正書寫姿勢(shì)，抑制人們近視率的增長(zhǎng)，成為未來臺(tái)燈發(fā)展的方向。

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