基于單片機設計的智能LED臺燈設計

魏 星 張 銳 陳云翰 高 鑫（重慶科技學院，重慶 404100）

一、作品介紹

1“基于單片機設計的智能LED臺燈”構思新穎獨特，適用于各種家庭中，利用各種傳感器模塊，實現“人來燈亮，人走燈滅”的功能，在傳統家用電器中，這種設計肯定會給人們帶來意想不到的便利。

2 運用超聲波傳感器，當人體靠近臺燈一定距離時，蜂鳴器發出防近視預警。實時監測人體坐姿，達到坐姿不正及時提醒的功能。

3 通過光敏電阻，根據采樣值自動調整LED臺燈的亮度，避免因光線強度不合適而造成用眼疲勞。

4 實時檢測室內由香煙燃燒引起的煙霧濃度，當檢測到室內香煙濃度超過設定值時，單片機進行數據分析若判斷為有人吸煙狀態，則控制語音提示響起，提醒人們不要抽煙，抽煙有害身體健康。

5 顯示室內溫度，顯示時間、日期以及萬年歷。采用時鐘芯片內部供電的方式進行時間的設置。

二、工作原理

本設計的核心是以合泰單片機為主控芯片，顯示模塊用LCD12864液晶顯示溫度、時間、日期等內容，按鍵模塊用來調整時間、日期、LED的亮度等，時鐘用DS12C887時鐘芯片，臺燈模塊用16顆LED，用蜂鳴器 發出鬧鈴聲，溫度傳感器用DS18B20芯片，檢測人體以BIS0001紅外熱釋傳感器為主。用光強傳感器TSL256x檢測室內環境亮度決定是否開燈以及達到預防近視的作用。實時檢測室內香煙濃度并時刻預防濃度超標。

1 智能護眼模塊設計

運用超聲波傳感器，當人體靠近臺燈一定距離時，蜂鳴器發出防近視預警。同時檢測光敏電阻兩端電壓，根據采樣值自動調整LED臺燈的亮度，避免因光線強度不合適而造成用眼疲勞。簡單快捷的達到保護眼睛的功能。

2 香煙濃度檢測模塊設計

利用煙霧傳感器來實時檢測室內煙霧濃度，煙霧感應器在內外電離室里面有放射源镅241，電離產生的正、負離子，在電場的作用下各自向正負電極移動。在正常的情況下，內外電離室的電流、電壓都是穩定的。一旦有煙霧竄逃外電離室。干擾了帶電粒子的正常運動，電流，電壓就會有所改變，破壞了內外電離室之間的平衡，于是無線發射器向單片機發出無線報警信號，然后單片機發出指令控制語音模塊發出聲音。

3 紅外傳感模塊設計

檢測屋內是否有人我們選用BIS0001紅外熱釋電傳感器，因為該傳感器靈敏度好，好控制，一端引腳通過一個NPN型的三極管接至單片機的I/O口，由于該傳感器的帶負載能力較弱，加一個三極管作為驅動電路，當I/O口給低電平時有效。檢測距離可通過軟件調節。

4 糾正坐姿模塊

在臺燈前側安裝超聲波傳感器，前側用于檢測人體和臺燈的距離，避免與臺燈距離過近。在臺燈兩側分別裝有超聲波傳感器和角度傳感器，左右兩側的傳感器用于檢測人體與桌子的傾斜度。如果坐姿不正確，則啟動語音模塊提醒人們矯正坐姿。

5 溫度、時鐘模塊設計

溫度模塊利用DS18B20溫度傳感器實時監測室內溫度，該芯片集成度高，封裝簡單。時鐘模塊采用DS12C887時鐘芯片，該芯片集成度高，且自帶鋰電池，即使斷電了，時鐘依然在工作。當時間與鬧鐘的時間一致時，用蜂鳴器發出鬧鈴聲。

6 按鍵模塊設計

按鍵用來調節臺燈的亮度以及控制模式，即控制臺燈是工作在感應模式下還是工作在手動模式下， 亦或是關閉狀態。 其余的按鍵用作調節時鐘以及鬧鈴。按鍵均采用低電平有效連接方式。當時間與設置的時間一致時鬧鈴報警，即蜂鳴器響。

圖1

三、作品功能、特色

1“基于單片機設計的智能LED臺燈”利用各種傳感器模塊，實現“人來燈亮，人走燈滅”的功能，在傳統家用電器中，這種設計肯定會給人們帶來意想不到的便利。可通過按鍵切換顯示屏顯示的溫度、時間。

2 可通過按鍵決定臺燈工作在感應模塊下還是手動模塊下，感應模塊下可以根據室內當前環境亮度和人體到臺燈的距離自動調節臺燈亮度，達到保護眼睛的作用。

3 實時檢測室內由香煙燃燒引起的煙霧濃度，當檢測到室內香煙濃度超過設定值時，單片機進行數據分析若判斷為有人吸煙狀態，則控制語音提示起，提醒人們不要抽煙，抽煙有害身體健康。

4 通過超聲波傳感器和角度傳感器的實時檢測，來預防人體坐姿不正確，并且伴有語音提示，能達到更好的效果。

5 構思奇特，貼近生活，若工藝成熟，可以推向市場進行大面積推廣使用，如果真正的應用到每個家庭中去，則必定可成為家用電器中的一大亮點。

[1]白雪冰，張延林，等.單片機原理及應用[M].哈爾濱：東北林業大學出版社，2006.

[2]李學海.經典80C51 單片機輕松入門與上手[M].北京：清華大學出版社，2009.

[3]李學海.標準80C51 單片機基礎教程[M].北京：航空航天大學出版社，2006.