多功能臺燈設(shè)計

葉子馨 申宇豪 楊宜澄 李東青

摘要：越來越多的人們喜歡夜讀，厶燈也成為家居生活中不可或缺的照明設(shè)備。傳統(tǒng)的臺燈都是通過人工手動進行開啟和關(guān)閉，存在極大的不便。臺燈的智能化要求越來越高。本設(shè)計選擇單片機作為控制核心，通過人體感應(yīng)傳感器實現(xiàn)人體接近的智能檢測。在感應(yīng)有人體接近時，臺燈自動開啟。同時對人與臺燈之間的距離進行檢測距離太近時進行語音提示為了節(jié)能減排多功能臺燈還包括光照強度檢測功能根據(jù)光照強度自動調(diào)節(jié)燈的亮度。本設(shè)計成果對保護使用者視力、養(yǎng)成良好的閱讀習(xí)慣有著重大的實際應(yīng)用價值。

引言

隨著物質(zhì)生活水平的快速提高人們生活質(zhì)量的要求也越來越高?，F(xiàn)在幾乎每個家庭都有夜讀的習(xí)慣，在睡覺休息之前，閱讀下比較喜歡的書籍或其他雜志。此時開燈不但會影響其他人的休息，還會造成資源的浪費。此時都會打開臺燈來照明。傳統(tǒng)臺燈的功能比較單一，僅僅是照明。實現(xiàn)臺燈的多功能化、智能化不但能起到節(jié)能減排，而且可以使人們的生活更加便利。

1 整體設(shè)計

多功能臺燈具有人體靠近檢測、人體距離檢測、光照強度檢測功能、數(shù)據(jù)顯示功能。人體靠近檢測選擇熱釋電紅外傳感器;人體距離檢測選擇紅外光電傳感器;光照強度檢測選擇光敏電阻;數(shù)據(jù)顯示選擇LCD液晶顯示單元。核心控制單元采用單片機，通過對傳感器信號的采集，實現(xiàn)臺燈的智能化控制。

2核心器件選型與設(shè)計

2.1人體感應(yīng)單元

人體向外輻射的紅外線波長大約是lOμm左右，熱釋電紅外傳感器對此波長的紅外線具有非常好的識別能力。只有人體發(fā)射出來的紅外線可以觸發(fā)傳感器探頭，其他物體都無法使傳感器動作，有效避免寵物等經(jīng)過誤開燈現(xiàn)象。該傳感器實現(xiàn)原理是在探頭里面嵌入兩個熱釋電元，其他紅外輻射不會影響單元之間的平衡[3]。只有當(dāng)人體經(jīng)過時，兩個熱釋電元失去平衡，就會有信號輸出。通過這個原理實現(xiàn)對人體接近進行檢測。設(shè)計如圖l所示。

2.2距離檢測單元

通過對多功能臺燈需求和實際使用情況的分析，本設(shè)計采用光電傳感器，光電傳感器具有高集成特點，發(fā)射與接收單元在同一個模塊內(nèi)。主要包括發(fā)送單元、接收單元和檢測單元。其中發(fā)送單元對外發(fā)射光束，接收單元接到后通過檢測單元進行識別，最后輸出相應(yīng)的信號。電路如圖2。

從圖2中可知，在設(shè)定好距離后，傳感器輸出端信號HW通過電阻R3上拉接到了電源正上。在人距離臺燈在設(shè)定距離以外時，傳感器輸出低電平。當(dāng)人距離近時，輸出端信號就會變成高電平，利用這個原理判定距離是否過近。

2.3語音提示單元

語音提示是在距離臺燈過近時，發(fā)出語音進行提示，防止時間長對眼睛產(chǎn)生不良影響。在家庭生活中，語音提示不適合用聲音過大的，避免突然間發(fā)出太大聲音對生活帶來不良影響。因此本設(shè)計選擇蜂鳴器作為語音提示器件，具體電路設(shè)計如圖3所示。

語音提示單元如圖3所示，其中蜂鳴器通過三極管來完成驅(qū)動。由三極管進行控制蜂鳴器電源的開啟和關(guān)斷。單片機只要驅(qū)動三極管，就可以讓蜂鳴器響起或者停止。三極管Q2選擇的PNP型三極管。當(dāng)單片的P2.0口輸出個低電平時，三極管處于放大或者飽和狀態(tài)時，此時蜂鳴器就響起。單片機P2.0端口輸出高電平時，此時三極管處于截止?fàn)顟B(tài)時，蜂鳴器停止響起。這樣就可以很好的完成了語音提示功能。

2.4軟件流程設(shè)計

軟件流程設(shè)計如下圖3所示，臺燈上電后，首先進行復(fù)位及初始化操作，然后判斷是否參數(shù)設(shè)置操作，有的話進入按鍵設(shè)置程序。設(shè)置成功后進入主程序的下一操作。分別對光照強度，人體是否靠近、人體到臺燈的距離進行分檢測，然后對臺燈進行控制并顯示當(dāng)前數(shù)據(jù)。

3 結(jié)語

本設(shè)計通過對家居生活中，人們夜讀或者照明習(xí)慣的分析，設(shè)計了一款多功能臺燈。借助單片機技術(shù)和傳感器技術(shù)，可以對人體是否靠近，人體到臺燈的距離是否過近、當(dāng)前光照強度等信息進行檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果自動控制臺燈開啟和關(guān)閉以及臺燈亮度的調(diào)節(jié)。其中人體靠近功能解決了手動開燈的弊端，人體到臺燈的距離解決了看書距離近造成對眼睛的不良影響臺燈能根據(jù)光線強度對亮度進行調(diào)節(jié)，可以有效的解決資源浪費問題。本多功能臺燈，適合家居使用，具有非常好的使用價值。

參考文獻

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