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        基于智能家居的防近視智能臺(tái)燈研發(fā)

        2018-12-06 09:27:16龍洋王橋吳戀
        物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 2018年8期

        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)燈上添加了紅外測距、語音提醒、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;語音提示;智能臺(tái)燈;紅外測距

        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,播放提示語音。

        (3)語音提醒功能。通過探測距離來檢測使用者的坐姿,當(dāng)坐姿不正確時(shí)自動(dòng)啟用語音播報(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 紅外測距模塊設(shè)計(jì)

        紅外測距模塊在電路中主要是檢測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,由此來檢測距離。本設(shè)計(jì)選用2Y0A21紅外測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語音提醒模塊。此模塊與紅外測距模塊共同運(yùn)行,實(shí)時(shí)監(jiān)測使用者書寫姿勢(shì),對(duì)監(jiān)測數(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

        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,成為未來臺(tái)燈發(fā)展的方向。

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        2012.

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