基于智能家居的防近視智能臺燈研發(fā)

龍洋 王橋 吳戀

摘 要：青少年眼睛的生理功能和組織結構有與其他時期不同的特點，易受環(huán)境影響而近視。讀書寫字的視距不當、連續(xù)長時間過度用眼、坐姿不正確、手機、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)在市面上常用的臺燈發(fā)光體為普通熒光管或LED光源，不具備護眼功能。文中提出一種以單片機為主控芯片，綜合運用紅外傳感技術，自動感應人體位置，并在傳統(tǒng)的臺燈上添加了紅外測距、語音提醒、自動調(diào)節(jié)亮度等功能，彌補了傳統(tǒng)臺燈的不足。

關鍵詞：防近視；語音提示；智能臺燈；紅外測距

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2018）08-0-01

0 引 言

隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展和科學技術的進步，對中小學生知識學習量逐步增加的同時，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)長時間的學習與工作，以上人群用眼健康不良的狀況較嚴重，應引起足夠的關注與重視。對于夜晚還在刻苦學習的學生和努力加班的工作人員，一種有效、智能的防近視臺燈十分必要。

1 傳統(tǒng)臺燈與防近視智能臺燈的現(xiàn)狀

目前，市場上出售的傳統(tǒng)臺燈大多為手動式，只能實現(xiàn)單一的照明功能，不具備智能護眼和語音提示的防近視功能。智能臺燈和傳統(tǒng)燈具雖都可用來照明，但智能臺燈基于智能化，它能根據(jù)人們的需要自動調(diào)節(jié)，通過特定的應用程序，還可不斷擴展功能。

2 智能臺燈控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

本文設計的智能防近視臺燈的核心功能是根據(jù)與桌面距離遠近的不同，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。當臺燈感應到使用者靠近時會自動開啟燈光，無人時臺燈自動熄滅，達到人來燈亮，人走燈滅的效果，從而實現(xiàn)節(jié)能的目的。智能臺燈功能設計如圖1所示。

2.1 產(chǎn)品系統(tǒng)功能設計

基于當前近視學生人數(shù)不斷上升，結合其近視的原因，本文設計了一款智能防近視臺燈，具備以下功能：

（1）自動調(diào)節(jié)亮度。當使用者離桌面小于40 cm大于

10 cm時，燈光逐漸變暗；當離桌面距離小于10 cm時，燈光自動熄滅，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正常亮度。

（2）定時功能。定時模塊來提醒用戶，當持續(xù)用眼一小時則開啟學習時間提醒功能，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，當坐姿不正確時自動啟用語音播報提醒進行糾正，達到保護使用者視力的目的。

2.2 電路設計

防近視智能臺燈的核心部分主要以單片機為中央處理單元，處理信號并發(fā)出控制命令；紅外傳感器電路，定時控制電路，電源控制電路組成了防近視臺燈系統(tǒng)，整體硬件設計如圖2所示。

2.3 紅外測距模塊設計

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致距離臺燈太近。它能自主發(fā)射和接收紅外線，由此來檢測距離。本設計選用2Y0A21紅外測距傳感器模塊連接到單片機中，該傳感器的可調(diào)感應距離約為10～80 cm，可自主調(diào)節(jié)感應距離。

2.4 語音提醒模塊設計

為了達到更全面的防近視效果，防止青少年形成駝背，本項目采用了LD3320語音提醒模塊。此模塊與紅外測距模塊共同運行，實時監(jiān)測使用者書寫姿勢，對監(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。實時監(jiān)控使用者的坐姿，若書寫姿勢不端正，對使用者語因提示達到預防近視的目的，臺燈整體工作流程如圖3所示。

3 結 語

以單片機為核心的智能防近視臺燈具有糾正錯誤坐姿、自動調(diào)節(jié)亮度、語音提醒用眼時間的功能，優(yōu)于傳統(tǒng)臺燈，實現(xiàn)了人工智能化控制。防近視智能臺燈為使用者營造良好的書寫環(huán)境，實時提醒使用者端正書寫姿勢，抑制人們近視率的增長，成為未來臺燈發(fā)展的方向。

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