基于单片机的智能台灯设计

作者/尹克岩，开封大学电子电气工程学院

基于单片机的智能台灯设计

作者/尹克岩，开封大学电子电气工程学院

台灯是用于阅读学习而设计使用的灯，一般台灯用的灯泡是白炽灯、节能灯泡以及市面上流行的护眼台灯，可以调节高度、光照的方向和亮度，采用的是手动调节。而对于儿童来说，他们通常不知道如何调整以及调整到何种程度。本文设计了一款智能台灯，当有人的时候，可以根据周围的光亮度自动调整光亮度，同时还具有纠正使用者坐姿的功能。

智能台灯；单片机；自动调节；纠正坐姿

引言

台灯是灯的一种，小巧精致，光亮照射范围相对比较小和集中，不会影响到整个房间的光线，作用局限在台灯周围，便于阅读、学习、工作、节省能源。台灯根据功能分为：阅读台灯、装饰台灯、陪读台灯、便携台灯。文本中所指台灯为阅读台灯，即专门用于看书写字的台灯。一般这种台灯用的灯泡是白炽灯、节能灯泡以及市面上流行的护眼台灯，部分台灯还有“应急功能”即自带电源，用于停电时照明应急。它们通常可以调节灯的高度、光照的方向和亮度，而对于儿童来说，他们一般不去调节灯的方向和光亮，反而与之无益。

1. 硬件设计

1.1 系统框图

本文设计了一款智能台灯，当有人的时候，可以根据周围环境的光亮度自动调整灯的亮度，同时当使用者距离过近时还会报警，具有纠正使用者坐姿的功能。以STC12C2052单片机为核心控制机，包括电源模块、复位电路模块、晶振电路模块、红外测距模块、热释红外模块、光敏电子模块、led驱动照明模块、蜂鸣器报警模块。具体框图如图1所示。

图1 系统框图

1.2 模块设计

1.2.1 单片机系统

STC12C2052单片机是高速/低功耗的新一代单片机，完全兼容8051内核单片机。15个通用I/O口，2路PWM，8路8为精度ADC，具有看门狗，引脚封装20。且其市场价较低，与89C51相差不多，性价比较高。

1.2.2 热释红外模块

热释红外模块采用的是HC—SR501，HC—SR501是基于红外线技术的自动控制模块，采用LHI778探头设计，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式，广泛应用于各类自动感应电气设备。当人进入到感应范围输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。调节距离电位器，则可在3～7米调整感应范围。调节延时点位器，则可在0.5s～300s调整感应延时。如图2所示。

图2 热释红外模块

图3 红外测距模块

1.2.3 红外测距模块

红外测距模块采用的是E18—D50NK，E18—D50NK红外开关，漫天反射式传感器，这是一种集发射与接受与一体的光电传感器，发射光经过调制后发出，接受头对反射光进行解调输出，有效的避免了可见光的干扰。其有效距离3—50cm，检测距离可以调节。该传感器具有探测距离远、受可见光干扰小、价格便宜、易于张培，使用方便等特点，广泛应用于多种场合。如图3所示。

1.2.4 光敏电阻模块

光敏电阻是利用半导体的光电导效应制成的一种阻值岁入射光的强弱而改变的电阻器。旋转电位器可改变环境光亮度门阀，入射光与门阀值经过比较器输出，连接到单片机,如图4所示。

图4 光敏电阻模块

1.2.5 LED驱动照明模块

灯光驱动照明模块使用单片机自带的PWM控制自动调光来实现台灯的亮度调节。采用ULN2003来驱动LED灯。ULN2003是一种大电流驱动列阵，适用于单片机、智能仪表等控制电路中。如图5所示。

图5 LED驱动照明模块

2. 软件设计

该智能台灯主要实现刚光亮度超过阀门时，检测到有人打开灯，检测到无人关闭灯，并且在打开灯后检测使用者的坐姿，距离过近，蜂鸣器发出报警声，直到坐姿已纠正程序流程图如图6所示。

图6 主程序流程图

3. 总结

当周围环境光亮度过低时，台灯在检测范围内检测到有人出现，自动打开台灯。当使用者坐姿不正确，距离过近，台灯提醒人纠正坐姿。当使用者离开台灯的检测范围后，台灯自动熄灭。这样不仅能节约能源，还能纠正使用过程中的不当坐姿，预防近视。该台灯还存在着不能调节使用光颜色，不能调节高度和方向，还可以进一步的完善和优化。

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＊ [3]胡子牛，张伟.一种基于单片机的智能LED照明灯设计[J].计算机工程应用技术，2017(01): 220—222

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