基于单片机的智能台灯设计

赵福明

摘要：随着社会的不断发展，市场也在不断变化。市场上电子产品也在不断的变化，各种各样的电子产品也随着市场的不断发展走向智能化，本文设计的以单片机为控制核心的智能台灯主要以热释电红外传感器来感应人体是否在旁边。当我们在学习时由于身体靠桌面比较近，造成身体坐姿不正，台灯就会报警提示，这样可以纠正坐姿，防止眼睛近视;当检测到旁边没有人在时候，系统也会使台灯自动关闭，以达到节省电能的目的。

Abstract： With the continuous development of society， the market is constantly changing. The electronic products in the market are also constantly changing， and various electronic products are also becoming intelligent with the continuous development of the market. The intelligent table lamp designed with a single-chip microcomputer as the control core in this paper mainly uses a pyroelectric infrared sensor to sense whether the human body is nearby. When we are studying， because the body is close to the desktop， causing the sitting posture to be incorrect， the desk lamp will alert you. This can correct the sitting posture and prevent myopia. When the system detects that there is no one nearby， the system will also automatically turn off the desk lamp to achieve the purpose of saving power.

關键词：智能台灯;单片机;传感器

Key words： intelligent table lamp;single chip computer;sensor

中图分类号：TM923.44                                  文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）04-0223-02

0  引言

随着生活的不断发展，各种各样的电子产品、电器开始走入人们的生活，在工作方面加快了工作效率，提高了工作质量，使人们的生活更加美好。本设计采用+5V的直流电源供电的智能台灯，它具有保护眼睛、使用寿命长、不污染等优点，比起普通的台灯这款智能台灯占有很大的优势，这款智能台灯一方面可以更好的节约电能，起到了环保的作用，另一方面可以通过感应人体来纠正坐姿，起到保护眼睛防止近视的作用。同时，智能台灯在光线比较暗的时候自动开灯的功能，这样使人们在黑暗中更加方便。本智能台灯可以分为自动和手动两种模式。在自动模式下，智能台灯可以通过检测判断旁边是否有人在，当有人在时台灯将自动开灯并且可以通过检测台灯与人体的距离来矫正坐姿。如果房间光的亮度不够时，并且旁边有人时，智能台灯感应到信号就会自动开灯;当我们学习比较累的时候，可以趴在桌子上休息会，这时候台灯检测到信号便会自动关闭台灯;在手动模式下，可以通过按键来调节台灯灯光的亮度。并且本台灯还设计计时功能，可以通过按键手动设置时间，当设定的时间到时，智能台灯便发出提示，如果想结束提示可以用手或者其他东西在红外测距传感器前晃一下或者按一下任意按键这样便可以停止提示。

1  系统原理的设计

1.1 设计思想

本智能台灯在系统的控制方面使用AT89C51单片机为控制核心，其他组成器件包括热释电红外传感器、光敏电阻信号处理电路、提醒电路、灯光控制电路、报警电路等组成，控制系统选用汇编语言来编程。AT89C51单片机可将热释电红外传感器检测到的信号模拟量转换成数字量来控制电路。该系统易于操作、可靠性高，还可以环保节能[1]。

1.2 研究方向及主要内容

1.2.1 研究方向

本论文主要对AT89C51单片机控制的智能台灯系统进行研究，分别对台灯所处环境的光亮强度、人体坐姿、节约电能等方面进行了研究。

1.2.2 主要内容

①根据单片机控制电路的特点，进行控制智能台灯系统研究与设计。②通过传感器感应信号，对智能台灯周围环境的光亮程度进行识别。③通过感应信号进行自动调节，对智能台灯的亮度进行调节。④通过人体的位置，对人体的坐姿进行调整来纠正坐姿。

2  系统的组成与电路的设计

2.1 系统的组成

①传感器及信号处理部分：通过传感器检测附近是否有人及附近环境的光强的信号，然后将检测到信号转换成数字信号;②AT89C51单片机组成的中央处理单元：通过处理信号来控制整个电路;③提醒电路：通过感应信号发出提醒信号;④灯光控制电路：根据AT89C51单片机发出的命令来控制灯光;⑤蜂鸣器报警部分：当设定的时间到时以及坐姿矫正时发出提示。

2.2 电路的设计

2.2.1 传感器

本次智能台灯设计中主要控制电路是在AT89C51单片机的控制下工作的。传感器在本智能台灯的设计中起着非常重要的作用。本设计采用热释电红外传感器来感应信号，因为红外热释电红外传感器只对波长为10μm（人体辐射红外线波长）左右的红外辐射起作用，所以除了人体以外的其他物体是不会被感应的。如果人体侵入传感器感应范围之内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，同时发出检测信号[2]。如图1所示。

2.2.2 光敏电阻

光敏電阻在光线比较暗的环境里它的电阻值很高，当光敏电阻器受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，使其光敏电阻的电阻率变小，造成光敏电阻的阻值下降，从而来调节智能台灯的光亮强度。

2.2.3 LED模块

图2是由单片机组成的灯光控制电路。本设计的光源采用12个大草帽白光LED，排列成3×4结构[3]。LED的负极接地，所有的灯全部并联，正极接在三极管Q8的集电极，当AT89C51单片机的IO口LED输出高电平时，Q7就导通了，Q8的基极被导通的Q7拉低，Q8导通时，并联的LED灯的正极就接在了电源上，此时LED灯发亮，当AT89C51单片机的io口LED低电平时，Q7被截止，Q8的基极被R12的10k电阻拉高，Q8截止，并联LED的正极不接电源，LED熄灭。当AT89C51单片机的IO口很快的变化时，就可以通过PWM的占空比控制灯的光亮强度。

2.2.4 蜂鸣器

蜂鸣器单元主要是以发出的命令给出提示信号;当传感器检测到人体与传感器之间的距离小于提示距离时，蜂鸣器就会发出提示。当计时器到设定的时间后蜂鸣器将发出提示信号。

3  结论

本系统的主要设计思想来源于生活。台灯是生活中的必需品，但是也有很多人由于长时间的使用台灯，导致眼睛近视，而且经常忘记关灯而造成巨大的能源浪费。本系统用传感器来测量人体与传感器之间的距离，从而来控制人体由于靠近台灯导致眼睛近视。用户可以根据自己的实际情况进行距离调节。当学习的时候，有时当人体坐姿不正，身体离桌面靠的太近，容易影响眼睛近视，此时台灯检测到信号便发出提示，如果没有在设定的时间内离开感应范围，则台灯强制性关闭。当有时我们学习的时候，趴在桌子上休息，而忘了关灯，这时系统就会自动检测到，过一段时间后，台灯也将会自动关闭。

4  总结

现阶段我国的经济和科技化发展较快，自动智能化领域在在我们生活中也广泛应用。从我国的经济发展来看，我国人工智能普遍存在于现在生活中的各个领域，现在我国很多工程领域都开始广泛的应用人工智能技术，推动了我国智能化领域的全面发展。在未来我国随着科技的全面发展，人们生活智能化水平的不断提升，相信未来的生活将更加美好。

参考文献：

[1]李全利.单片机原理及应用[M].北京.清华大学出版社，2006，2.

[2]刘力齐.基于单片机的智能LED台灯设计[J].轻工科技，2019，35（1）：32-33.

[3]周媛珍.基于51单片机的智能台灯的设计[J].电子制作，2018（02）：8-10.