多功能臺(tái)燈設(shè)計(jì)

葉子馨 申宇豪 楊宜澄 李東青

摘要：越來(lái)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(tái)燈都是通過(guò)人工手動(dòng)進(jìn)行開(kāi)啟和關(guān)閉，存在極大的不便。臺(tái)燈的智能化要求越來(lái)越高。本設(shè)計(jì)選擇單片機(jī)作為控制核心，通過(guò)人體感應(yīng)傳感器實(shí)現(xiàn)人體接近的智能檢測(cè)。在感應(yīng)有人體接近時(shí)，臺(tái)燈自動(dòng)開(kāi)啟。同時(shí)對(duì)人與臺(tái)燈之間的距離進(jìn)行檢測(cè)距離太近時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音提示為了節(jié)能減排多功能臺(tái)燈還包括光照強(qiáng)度檢測(cè)功能根據(jù)光照強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)節(jié)燈的亮度。本設(shè)計(jì)成果對(duì)保護(hù)使用者視力、養(yǎng)成良好的閱讀習(xí)慣有著重大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)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(lái)越高。現(xiàn)在幾乎每個(gè)家庭都有夜讀的習(xí)慣，在睡覺(jué)休息之前，閱讀下比較喜歡的書(shū)籍或其他雜志。此時(shí)開(kāi)燈不但會(huì)影響其他人的休息，還會(huì)造成資源的浪費(fèi)。此時(shí)都會(huì)打開(kāi)臺(tái)燈來(lái)照明。傳統(tǒng)臺(tái)燈的功能比較單一，僅僅是照明。實(shí)現(xiàn)臺(tái)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(jì)

多功能臺(tái)燈具有人體靠近檢測(cè)、人體距離檢測(cè)、光照強(qiáng)度檢測(cè)功能、數(shù)據(jù)顯示功能。人體靠近檢測(cè)選擇熱釋電紅外傳感器;人體距離檢測(cè)選擇紅外光電傳感器;光照強(qiáng)度檢測(cè)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(jī)，通過(guò)對(duì)傳感器信號(hào)的采集，實(shí)現(xiàn)臺(tái)燈的智能化控制。

2核心器件選型與設(shè)計(jì)

2.1人體感應(yīng)單元

人體向外輻射的紅外線波長(zhǎng)大約是lOμm左右，熱釋電紅外傳感器對(duì)此波長(zhǎng)的紅外線具有非常好的識(shí)別能力。只有人體發(fā)射出來(lái)的紅外線可以觸發(fā)傳感器探頭，其他物體都無(wú)法使傳感器動(dòng)作，有效避免寵物等經(jīng)過(guò)誤開(kāi)燈現(xiàn)象。該傳感器實(shí)現(xiàn)原理是在探頭里面嵌入兩個(gè)熱釋電元，其他紅外輻射不會(huì)影響單元之間的平衡[3]。只有當(dāng)人體經(jīng)過(guò)時(shí)，兩個(gè)熱釋電元失去平衡，就會(huì)有信號(hào)輸出。通過(guò)這個(gè)原理實(shí)現(xiàn)對(duì)人體接近進(jìn)行檢測(cè)。設(shè)計(jì)如圖l所示。

2.2距離檢測(cè)單元

通過(guò)對(duì)多功能臺(tái)燈需求和實(shí)際使用情況的分析，本設(shè)計(jì)采用光電傳感器，光電傳感器具有高集成特點(diǎn)，發(fā)射與接收單元在同一個(gè)模塊內(nèi)。主要包括發(fā)送單元、接收單元和檢測(cè)單元。其中發(fā)送單元對(duì)外發(fā)射光束，接收單元接到后通過(guò)檢測(cè)單元進(jìn)行識(shí)別，最后輸出相應(yīng)的信號(hào)。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(hào)HW通過(guò)電阻R3上拉接到了電源正上。在人距離臺(tái)燈在設(shè)定距離以外時(shí)，傳感器輸出低電平。當(dāng)人距離近時(shí)，輸出端信號(hào)就會(huì)變成高電平，利用這個(gè)原理判定距離是否過(guò)近。

2.3語(yǔ)音提示單元

語(yǔ)音提示是在距離臺(tái)燈過(guò)近時(shí)，發(fā)出語(yǔ)音進(jìn)行提示，防止時(shí)間長(zhǎng)對(duì)眼睛產(chǎn)生不良影響。在家庭生活中，語(yǔ)音提示不適合用聲音過(guò)大的，避免突然間發(fā)出太大聲音對(duì)生活帶來(lái)不良影響。因此本設(shè)計(jì)選擇蜂鳴器作為語(yǔ)音提示器件，具體電路設(shè)計(jì)如圖3所示。

語(yǔ)音提示單元如圖3所示，其中蜂鳴器通過(guò)三極管來(lái)完成驅(qū)動(dòng)。由三極管進(jìn)行控制蜂鳴器電源的開(kāi)啟和關(guān)斷。單片機(jī)只要驅(qū)動(dòng)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(gè)低電平時(shí)，三極管處于放大或者飽和狀態(tài)時(shí)，此時(shí)蜂鳴器就響起。單片機(jī)P2.0端口輸出高電平時(shí)，此時(shí)三極管處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，蜂鳴器停止響起。這樣就可以很好的完成了語(yǔ)音提示功能。

2.4軟件流程設(shè)計(jì)

軟件流程設(shè)計(jì)如下圖3所示，臺(tái)燈上電后，首先進(jìn)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(jìn)入按鍵設(shè)置程序。設(shè)置成功后進(jìn)入主程序的下一操作。分別對(duì)光照強(qiáng)度，人體是否靠近、人體到臺(tái)燈的距離進(jìn)行分檢測(cè)，然后對(duì)臺(tái)燈進(jìn)行控制并顯示當(dāng)前數(shù)據(jù)。

3 結(jié)語(yǔ)

本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)家居生活中，人們夜讀或者照明習(xí)慣的分析，設(shè)計(jì)了一款多功能臺(tái)燈。借助單片機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)，可以對(duì)人體是否靠近，人體到臺(tái)燈的距離是否過(guò)近、當(dāng)前光照強(qiáng)度等信息進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果自動(dòng)控制臺(tái)燈開(kāi)啟和關(guān)閉以及臺(tái)燈亮度的調(diào)節(jié)。其中人體靠近功能解決了手動(dòng)開(kāi)燈的弊端，人體到臺(tái)燈的距離解決了看書(shū)距離近造成對(duì)眼睛的不良影響臺(tái)燈能根據(jù)光線強(qiáng)度對(duì)亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以有效的解決資源浪費(fèi)問(wèn)題。本多功能臺(tái)燈，適合家居使用，具有非常好的使用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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