多功能臺燈設計

葉子馨 申宇豪 楊宜澄 李東青

摘要：越來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備。傳統的臺燈都是通過人工手動進行開啟和關閉，存在極大的不便。臺燈的智能化要求越來越高。本設計選擇單片機作為控制核心，通過人體感應傳感器實現人體接近的智能檢測。在感應有人體接近時，臺燈自動開啟。同時對人與臺燈之間的距離進行檢測距離太近時進行語音提示為了節能減排多功能臺燈還包括光照強度檢測功能根據光照強度自動調節燈的亮度。本設計成果對保護使用者視力、養成良好的閱讀習慣有著重大的實際應用價值。

引言

隨著物質生活水平的快速提高人們生活質量的要求也越來越高。現在幾乎每個家庭都有夜讀的習慣，在睡覺休息之前，閱讀下比較喜歡的書籍或其他雜志。此時開燈不但會影響其他人的休息，還會造成資源的浪費。此時都會打開臺燈來照明。傳統臺燈的功能比較單一，僅僅是照明。實現臺燈的多功能化、智能化不但能起到節能減排，而且可以使人們的生活更加便利。

1 整體設計

多功能臺燈具有人體靠近檢測、人體距離檢測、光照強度檢測功能、數據顯示功能。人體靠近檢測選擇熱釋電紅外傳感器;人體距離檢測選擇紅外光電傳感器;光照強度檢測選擇光敏電阻;數據顯示選擇LCD液晶顯示單元。核心控制單元采用單片機，通過對傳感器信號的采集，實現臺燈的智能化控制。

2核心器件選型與設計

2.1人體感應單元

人體向外輻射的紅外線波長大約是lOμm左右，熱釋電紅外傳感器對此波長的紅外線具有非常好的識別能力。只有人體發射出來的紅外線可以觸發傳感器探頭，其他物體都無法使傳感器動作，有效避免寵物等經過誤開燈現象。該傳感器實現原理是在探頭里面嵌入兩個熱釋電元，其他紅外輻射不會影響單元之間的平衡[3]。只有當人體經過時，兩個熱釋電元失去平衡，就會有信號輸出。通過這個原理實現對人體接近進行檢測。設計如圖l所示。

2.2距離檢測單元

通過對多功能臺燈需求和實際使用情況的分析，本設計采用光電傳感器，光電傳感器具有高集成特點，發射與接收單元在同一個模塊內。主要包括發送單元、接收單元和檢測單元。其中發送單元對外發射光束，接收單元接到后通過檢測單元進行識別，最后輸出相應的信號。電路如圖2。

從圖2中可知，在設定好距離后，傳感器輸出端信號HW通過電阻R3上拉接到了電源正上。在人距離臺燈在設定距離以外時，傳感器輸出低電平。當人距離近時，輸出端信號就會變成高電平，利用這個原理判定距離是否過近。

2.3語音提示單元

語音提示是在距離臺燈過近時，發出語音進行提示，防止時間長對眼睛產生不良影響。在家庭生活中，語音提示不適合用聲音過大的，避免突然間發出太大聲音對生活帶來不良影響。因此本設計選擇蜂鳴器作為語音提示器件，具體電路設計如圖3所示。

語音提示單元如圖3所示，其中蜂鳴器通過三極管來完成驅動。由三極管進行控制蜂鳴器電源的開啟和關斷。單片機只要驅動三極管，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。當單片的P2.0口輸出個低電平時，三極管處于放大或者飽和狀態時，此時蜂鳴器就響起。單片機P2.0端口輸出高電平時，此時三極管處于截止狀態時，蜂鳴器停止響起。這樣就可以很好的完成了語音提示功能。

2.4軟件流程設計

軟件流程設計如下圖3所示，臺燈上電后，首先進行復位及初始化操作，然后判斷是否參數設置操作，有的話進入按鍵設置程序。設置成功后進入主程序的下一操作。分別對光照強度，人體是否靠近、人體到臺燈的距離進行分檢測，然后對臺燈進行控制并顯示當前數據。

3 結語

本設計通過對家居生活中，人們夜讀或者照明習慣的分析，設計了一款多功能臺燈。借助單片機技術和傳感器技術，可以對人體是否靠近，人體到臺燈的距離是否過近、當前光照強度等信息進行檢測，并根據檢測結果自動控制臺燈開啟和關閉以及臺燈亮度的調節。其中人體靠近功能解決了手動開燈的弊端，人體到臺燈的距離解決了看書距離近造成對眼睛的不良影響臺燈能根據光線強度對亮度進行調節，可以有效的解決資源浪費問題。本多功能臺燈，適合家居使用，具有非常好的使用價值。

參考文獻

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