智能护眼台灯的设计

任泽明 艾信友 胡凯旋 范兵兵 曾研

摘 要：文章针对青少年不当或过度用眼而设计了智能护眼台灯，使用AT89C51单片机做控制器。该台灯具有人體感应、距离检测、光线检测、智能调光、坐姿矫正、自动开灯、计时和节能等优点。

关键词：智能；护眼；节能

中图分类号：TP273 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）13-0091-02

Abstract： In this paper， the intelligent eye protection lamp is designed for teenagers' improper or excessive use of the eye， and the AT89C51 single-chip microcomputer is used as the controller. The lamp has the advantages of human sensing， distance detection， light detection， intelligent dimming， sitting position correction， automatic turning on the lamp， timing and energy saving.

Keywords： intelligence； eye care； energy saving

引言

随着社会发展，全民教育层次提高，青少年由于不当或过度用眼产生的视力问题已逐渐凸显。台灯，是大部分青少年都备有的一种照明设备。在科技高速发展的今天，“能用”已经远远满足不了人们的需求，“好用”、“适用”才是人们的首选。因此，设计一款具有节能，护眼功能的适用于广大青少年的智能台灯是非常具有实用价值的。

1 智能台灯主要功能及特点

自动开灯：在待机状态下，人体红外传感器会定时扫描检测桌前是否有人体，当检测到桌前有人时，控制单元会自动控制发光模块发光，实现自动开灯。

智能调光：在台灯工作时，会周期性地通过传感器获得环境光线强度数据，然后根据这些数据强度调解出最适光线强度，通过控制单元控制发光模块发出最适合的亮度，可避免灯光太强或者太弱对眼睛带来的伤害。

坐姿矫正：在开始学习后定期通过传感器判断使用者是否坐姿良好，会根据实际情况发出对应的提示信息来矫正使用者的坐姿。

计时：根据自身情况可自主设置学习时间，时间到后会发出提示，避免过度用眼。

节能：使用低功耗控制单元AT89C51，使用者长时间离开桌位时会进入待机模式，避免能源浪费。

2 系统概述

该智能台灯系统主要由电源模块、传感器模块、微控制器模块、按键模块、显示模块、发光模块等部分组成。以各类传感器做数据收集端，以微处理器做数据处理端和控制端，总体设计如图1所示。

3 主要电路设计

3.1 电源模块

电源采用5V直流输入，可适配目前市场上的大部分充电器插头。

3.2 微控制器模块

台灯使用STC89C51单片机作为控制芯片，它负责接受传感器采集和控制端输入的数据并处理分析后通过指令控制相应的电器设备。

3.3 传感器模块

使用到的传感器包括人体红外传感器、光敏电阻感应模块、超声测距传感器。

光敏电阻感应模块用于感应环境光强，其数据被微控制器采集，进而使得发光模块发出相应光照亮度。模块安装在发光模块的背面，这样可以免受台灯自身发出光的影响。超声测距模块和人体红外传感器模块安装在台灯正前方，用来感知人的状态和距离。

4 软件设计

软件采用C语言编程。智能台灯主要有手动模式和智能模式两种工作模式，一般情况下台灯处于智能工作模式，用户需要时可自行打开手动模式，在智能模式下程序会定时获取传感器的数据进行分析并执行相应的指令对硬件进行控制。首先，对人体红外传感器的数据进行分析判断。台灯周围没有人时，程序会在延时一段时间后再次检测，直到检测到人为止，否则台灯会一直处在待机状态。当人体红外传感器检测到人体后台灯进入开灯状态，此时程序会定时获取光敏电阻传感器数据，调解出最适合的光照亮度。同时超声传感器数据也会被定时获取用来判断使用者状态，在使用者坐姿异常时给出提示予以矫正，在检测到人长期离开桌位时会关灯再次进入待机状态，直至再次检测到使用者。系统主程序流程图如图2所示。

5 结束语

该系统实现了自动开灯、智能调光、计时和节能等功能，在坐姿异常时能及时发出提示矫正坐姿。在实际调试过程中台灯系统能稳定运行，能通过传感器较为准确地获取被测数据，能对使用者产生提示作用，具有实用价值。

参考文献：

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