朱政

摘要：臺燈是家庭生活和學(xué)生學(xué)習(xí)的必需品，現(xiàn)在的臺燈大多功能單一，與現(xiàn)在家電智能化、人性化、低碳設(shè)計相違背。隨著科技的進步，人們的生活也因家用電器的智能化和多功能化變得更加方便和舒適，因此一款智能的LED臺燈將會對大家的生活帶來很多便利。本設(shè)計方案是以51單片機作為主控芯片，超聲波傳感器、紅外傳感器、溫度傳感器、語音模塊等外圍設(shè)備來實現(xiàn)燈光強度隨外界光線變化而自動變化或者熄滅，并在傳統(tǒng)的臺燈上添加了智能護眼、溫度提示、鬧鐘提醒、時間顯示、預(yù)防近視等功能，彌補了傳統(tǒng)臺燈的不足。本設(shè)計具有較強的實用性，具有節(jié)能省電、使用方便、保護眼睛等諸多優(yōu)點，可直接做出產(chǎn)品供大家使用，同時也是未來臺燈必然的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：智能臺燈；傳感器；多功能；防近視

中圖分類號：TH122 文獻標(biāo)志碼：B 文章編號：1674-9324（2017）47-0076-02

一、前言

目前，家具市場上出售的燈具種類繁多，但一般均采用交流電源供電，節(jié)能燈管、白熾燈泡為光源[1]，手動或觸摸感應(yīng)開關(guān)來控制。這類臺燈有很多不足，一是電壓不安全，存在安全隱患；二是節(jié)能日光燈具有頻閃效應(yīng)，長時間使用會對眼睛產(chǎn)生一定的傷害；三是白熾燈耗電量大，不節(jié)能；四是低智能化，由于人們偶爾會忘記關(guān)燈，導(dǎo)致臺燈長時間工作，造成資源的浪費。

根據(jù)調(diào)查研究表明，中國學(xué)生的眼睛近視率在全世界的排名，已從年的第位，上升為第位，僅次于第一近視大國——日本[2]?，F(xiàn)如今，不管成人還是青少年，大都沉迷于手機、電腦、電視、游戲等活動，長期這樣高強度、不健康地用眼，容易造成眼睛疲勞、視力下降，最終不得不戴上眼鏡[3]。電視可以不看，電腦可以不開，但是青少年每天的學(xué)習(xí)卻離不開桌面的臺燈！市場上的臺燈大多是白熾燈、節(jié)能燈，擁有單一的開關(guān)，毫無智能化、人性化，完全不能滿足廣大消費者的需求。

二、設(shè)計的創(chuàng)新點

智能多功能臺燈是由以單片機為核心，具有（自動/手動）控制臺燈、智能護眼、糾正坐姿、溫度提示、鬧鐘提醒、時間顯示等創(chuàng)新點。

1.（自動/手動）控制臺燈。智能LED臺燈有兩種工作模式：手動模式有利于人們在使用臺燈照明時，操作更為方便。自動模式有利于人們在工作學(xué)習(xí)時智能化使用臺燈，實現(xiàn)燈光強度隨外界光線變化而自動變化或者熄滅，（自動/手動）控制臺燈體現(xiàn)了智能LED臺燈的人性化。

2.智能護眼。目前，人們大多使用臺燈不當(dāng)，對眼睛的傷害比較嚴(yán)重。智能LED臺燈可根據(jù)當(dāng)前環(huán)境亮度和人體到臺燈的距離自動調(diào)節(jié)臺燈亮度，從而達到節(jié)能和護眼的作用。

3.糾正坐姿。學(xué)生在刻苦學(xué)習(xí)時，經(jīng)常忽略了眼睛與書本的距離，長時間的錯誤坐姿導(dǎo)致青少年更容易近視。智能LED臺燈通過超聲波傳感器實時檢測人體與書本的距離，來預(yù)防人體坐姿不正確，并且伴有語音提示，能達到更好的效果。

4.溫度、時鐘顯示。在日常生活中，在人們需要知道當(dāng)前時間、當(dāng)前溫度等一些信息時，智能LED臺燈將實時顯示當(dāng)前室內(nèi)溫度、當(dāng)前時間和鬧鐘時間。

三、設(shè)計的主要內(nèi)容

1.系統(tǒng)設(shè)計。（1）控制系統(tǒng)：采用STC89C51單片機及其外圍電路作為智能LED臺燈的控制系統(tǒng)。（2）檢測系統(tǒng)：采用溫度傳感器檢測室內(nèi)溫度，采用紅外熱釋傳感器檢測人體，采用超聲波傳感器檢測人體與桌面的距離。（3）顯示模塊：通過液晶顯示當(dāng)前溫度、時鐘、用戶與臺燈的距離等內(nèi)容。（4）控制系統(tǒng)電源：USB接口，5v電源。

2.系統(tǒng)模塊組成。系統(tǒng)整體框架如圖1所示。

（1）智能護眼模塊設(shè)計。為了避免因光線強度不適而造成用眼疲勞，我們通過超聲波傳感器測距智能控制臺燈來實現(xiàn)。當(dāng)用戶與臺燈的距離發(fā)生變化時，同時通過光敏電阻檢測當(dāng)前環(huán)境亮度，自動調(diào)整LED臺燈的亮度，簡單快捷地達到智能護眼的功能。超聲波傳感器如圖2所示。

（2）紅外傳感模塊設(shè)計。選用紅外熱釋電傳感器來檢測臺燈前是否有人，該傳感器靈敏度高，便于控制。傳感器輸出引腳通過一個型三極管接至單片機的口，口為低電平時觸發(fā)有效[4]。檢測有效靈敏距離大小可通過硬件滑動變阻器調(diào)節(jié)。實現(xiàn)“人來燈亮，人走燈滅”的功能。紅外熱釋電傳感器如圖3所示。

（3）坐姿糾正模塊設(shè)計。通過超聲波傳感器實時地檢測用戶與臺燈的距離，防止與臺燈距離過近。如果用戶坐姿不當(dāng)，則啟動語音系統(tǒng)提醒用戶糾正坐姿。超聲波傳感器有發(fā)射端和接收端，發(fā)射端產(chǎn)生超聲波，接收端接收超聲波。根據(jù)超聲波的傳播和反射特性，從發(fā)射端發(fā)射到物體表面，然后反射回來，再到接收端接收，通過單片機測量傳播時間即可算出距離[5]。

（4）溫度、時鐘模塊設(shè)計。溫度模塊通過溫度傳感器實時檢測當(dāng)前室溫，該芯片集成度高，性價比高。時鐘模塊采用時鐘芯片，該芯片集成度高，內(nèi)部帶有晶振，精準(zhǔn)計時，可讀寫操作，可獨立工作。

溫度傳感器和時鐘芯片如圖4所示。

3.軟件設(shè)計。系統(tǒng)軟件流程圖如圖5所示。

四、結(jié)束語

本智能臺燈使用起來方便快捷，操作簡單，實用性強，有普遍的使用價值。具有小型化、低功耗、節(jié)能、智能化程度高的優(yōu)點，在使用上和操作上具有人性化的特點，充分體現(xiàn)了多功能、智能化的特點。本設(shè)計方案一旦投入市場，相信定可以掀起一場智能臺燈領(lǐng)域的革命！

參考文獻：

[1]趙國強.智能臺燈[J].科學(xué)啟蒙，2007，（Z1）.

[2]位永輝.楊威.基于BISS001的智能臺燈設(shè)計[J].電子元器件應(yīng)用，2010，12（7）.

[3]徐廣第.青少年近視防治[M].北京：軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)出版社，2006.

[4]紅外熱釋電傳感器[DB/OL].百度百科.

[5]超聲波傳感器[DB/OL].百度百科.