基于智能家居的防近视智能台灯研发

龙洋 王桥 吴恋

摘 要：青少年眼睛的生理功能和组织结构有与其他时期不同的特点，易受环境影响而近视。读书写字的视距不当、连续长时间过度用眼、坐姿不正确、手机、电脑的不规范使用等是引起视力减退、近视的重要原因。现在市面上常用的台灯发光体为普通荧光管或LED光源，不具备护眼功能。文中提出一种以单片机为主控芯片，综合运用红外传感技术，自动感应人体位置，并在传统的台灯上添加了红外测距、语音提醒、自动调节亮度等功能，弥补了传统台灯的不足。

关键词：防近视；语音提示；智能台灯；红外测距

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2018）08-0-01

0 引 言

随着现代社会的发展和科学技术的进步，对中小学生知识学习量逐步增加的同时，在城市中奋斗的有志青年的工作压力也逐渐加大。由于这些人群日常连续长时间的学习与工作，以上人群用眼健康不良的状况较严重，应引起足够的关注与重视。对于夜晚还在刻苦学习的学生和努力加班的工作人员，一种有效、智能的防近视台灯十分必要。

1 传统台灯与防近视智能台灯的现状

目前，市场上出售的传统台灯大多为手动式，只能实现单一的照明功能，不具备智能护眼和语音提示的防近视功能。智能台灯和传统灯具虽都可用来照明，但智能台灯基于智能化，它能根据人们的需要自动调节，通过特定的应用程序，还可不断扩展功能。

2 智能台灯控制系统的设计与实现

本文设计的智能防近视台灯的核心功能是根据与桌面距离远近的不同，灯光亮度随之变化，距离越近灯光越暗，此原理可帮助使用者纠正坐姿。当台灯感应到使用者靠近时会自动开启灯光，无人时台灯自动熄灭，达到人来灯亮，人走灯灭的效果，从而实现节能的目的。智能台灯功能设计如图1所示。

2.1 产品系统功能设计

基于当前近视学生人数不断上升，结合其近视的原因，本文设计了一款智能防近视台灯，具备以下功能：

（1）自动调节亮度。当使用者离桌面小于40 cm大于

10 cm时，灯光逐渐变暗；当离桌面距离小于10 cm时，灯光自动熄灭，并通过蜂鸣器模块提醒纠正坐姿，直到坐姿完全正确灯光恢复正常亮度。

（2）定时功能。定时模块来提醒用户，当持续用眼一小时则开启学习时间提醒功能，播放提示语音。

（3）语音提醒功能。通过探测距离来检测使用者的坐姿，当坐姿不正确时自动启用语音播报提醒进行纠正，达到保护使用者视力的目的。

2.2 电路设计

防近視智能台灯的核心部分主要以单片机为中央处理单元，处理信号并发出控制命令；红外传感器电路，定时控制电路，电源控制电路组成了防近视台灯系统，整体硬件设计如图2所示。

2.3 红外测距模块设计

红外测距模块在电路中主要是检测使用者是否因坐姿不端而导致距离台灯太近。它能自主发射和接收红外线，由此来检测距离。本设计选用2Y0A21红外测距传感器模块连接到单片机中，该传感器的可调感应距离约为10～80 cm，可自主调节感应距离。

2.4 语音提醒模块设计

为了达到更全面的防近视效果，防止青少年形成驼背，本项目采用了LD3320语音提醒模块。此模块与红外测距模块共同运行，实时监测使用者书写姿势，对监测数据分析处理后，再通过将数据发送到中央处理单元。实时监控使用者的坐姿，若书写姿势不端正，对使用者语因提示达到预防近视的目的，台灯整体工作流程如图3所示。

3 结 语

以单片机为核心的智能防近视台灯具有纠正错误坐姿、自动调节亮度、语音提醒用眼时间的功能，优于传统台灯，实现了人工智能化控制。防近视智能台灯为使用者营造良好的书写环境，实时提醒使用者端正书写姿势，抑制人们近视率的增长，成为未来台灯发展的方向。

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