基于單片機的智能臺燈設計

趙福明

摘要：隨著社會的不斷發展，市場也在不斷變化。市場上電子產品也在不斷的變化，各種各樣的電子產品也隨著市場的不斷發展走向智能化，本文設計的以單片機為控制核心的智能臺燈主要以熱釋電紅外傳感器來感應人體是否在旁邊。當我們在學習時由于身體靠桌面比較近，造成身體坐姿不正，臺燈就會報警提示，這樣可以糾正坐姿，防止眼睛近視;當檢測到旁邊沒有人在時候，系統也會使臺燈自動關閉，以達到節省電能的目的。

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.

關鍵詞：智能臺燈;單片機;傳感器

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

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

0? 引言

隨著生活的不斷發展，各種各樣的電子產品、電器開始走入人們的生活，在工作方面加快了工作效率，提高了工作質量，使人們的生活更加美好。本設計采用+5V的直流電源供電的智能臺燈，它具有保護眼睛、使用壽命長、不污染等優點，比起普通的臺燈這款智能臺燈占有很大的優勢，這款智能臺燈一方面可以更好的節約電能，起到了環保的作用，另一方面可以通過感應人體來糾正坐姿，起到保護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，智能臺燈感應到信號就會自動開燈;當我們學習比較累的時候，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閉臺燈;在手動模式下，可以通過按鍵來調節臺燈燈光的亮度。并且本臺燈還設計計時功能，可以通過按鍵手動設置時間，當設定的時間到時，智能臺燈便發出提示，如果想結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? 系統原理的設計

1.1 設計思想

本智能臺燈在系統的控制方面使用AT89C51單片機為控制核心，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、報警電路等組成，控制系統選用匯編語言來編程。AT89C51單片機可將熱釋電紅外傳感器檢測到的信號模擬量轉換成數字量來控制電路。該系統易于操作、可靠性高，還可以環保節能[1]。

1.2 研究方向及主要內容

1.2.1 研究方向

本論文主要對AT89C51單片機控制的智能臺燈系統進行研究，分別對臺燈所處環境的光亮強度、人體坐姿、節約電能等方面進行了研究。

1.2.2 主要內容

①根據單片機控制電路的特點，進行控制智能臺燈系統研究與設計。②通過傳感器感應信號，對智能臺燈周圍環境的光亮程度進行識別。③通過感應信號進行自動調節，對智能臺燈的亮度進行調節。④通過人體的位置，對人體的坐姿進行調整來糾正坐姿。

2? 系統的組成與電路的設計

2.1 系統的組成

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境的光強的信號，然后將檢測到信號轉換成數字信號;②AT89C51單片機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：通過感應信號發出提醒信號;④燈光控制電路：根據AT89C51單片機發出的命令來控制燈光;⑤蜂鳴器報警部分：當設定的時間到時以及坐姿矯正時發出提示。

2.2 電路的設計

2.2.1 傳感器

本次智能臺燈設計中主要控制電路是在AT89C51單片機的控制下工作的。傳感器在本智能臺燈的設計中起著非常重要的作用。本設計采用熱釋電紅外傳感器來感應信號，因為紅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的。如果人體侵入傳感器感應范圍之內，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境里它的電阻值很高，當光敏電阻器受到光照時，只要光子能量大于半導體材料的禁帶寬度，則價帶中的電子吸收一個光子的能量后可躍遷到導帶，并在價帶中產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，從而來調節智能臺燈的光亮強度。

2.2.3 LED模塊

圖2是由單片機組成的燈光控制電路。本設計的光源采用12個大草帽白光LED，排列成3×4結構[3]。LED的負極接地，所有的燈全部并聯，正極接在三極管Q8的集電極，當AT89C51單片機的IO口LED輸出高電平時，Q7就導通了，Q8的基極被導通的Q7拉低，Q8導通時，并聯的LED燈的正極就接在了電源上，此時LED燈發亮，當AT89C51單片機的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LED的正極不接電源，LED熄滅。當AT89C51單片機的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度。

2.2.4 蜂鳴器

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

3? 結論

本系統的主要設計思想來源于生活。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，導致眼睛近視，而且經常忘記關燈而造成巨大的能源浪費。本系統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致眼睛近視。用戶可以根據自己的實際情況進行距離調節。當學習的時候，有時當人體坐姿不正，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出提示，如果沒有在設定的時間內離開感應范圍，則臺燈強制性關閉。當有時我們學習的時候，趴在桌子上休息，而忘了關燈，這時系統就會自動檢測到，過一段時間后，臺燈也將會自動關閉。

4? 總結

現階段我國的經濟和科技化發展較快，自動智能化領域在在我們生活中也廣泛應用。從我國的經濟發展來看，我國人工智能普遍存在于現在生活中的各個領域，現在我國很多工程領域都開始廣泛的應用人工智能技術，推動了我國智能化領域的全面發展。在未來我國隨著科技的全面發展，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：

[1]李全利.單片機原理及應用[M].北京.清華大學出版社，2006，2.

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

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