基于MSP430的智能护眼台灯的研究与设计

王勇　王梨英

摘要：本文基于MSP43G2231单片机，设计了一款款智能化的护眼台灯。该智能台灯的设计采用高亮白光LED，驱动时采用恒功率设计，亮度均匀，能对视力有很好的保護作用。同时可以根据光照强度和环境情况进行自适应调节，使光照和眼睛适应度达到平衡，此外，该智能台灯还可以采用人体热释红外，检测人远近，根据远近调节光照，应用前景广阔。

关键词：MSP430单片机；护眼台灯；光照检测；人体红外

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）06-0165-02

由于现在人们对眼睛保护的意识越来越强，更多的人开始研究智能护眼台灯。主要是针对以下几方面的问题，其一是台灯的亮度是否可以调节，根据环境情况能自适应调整到最合适的状况；其二是台灯的驱动部分是否稳定可靠，没有频闪，频闪对眼睛的伤害很大；其三是台灯的安装和控制是否方便、易携带。

基于以上的问题，本文采用MSP430单片机，设计了一款符合现在需求的智能护眼台灯。

1整体设计方案

本设计以MSP430单片机为控制核心，设置环境采集传感器模块和人体红外测距模块，将采集到的信号经过单片机处理后，驱动高亮LED按照实时的环境情况和人体距离台灯的情况而改变，整体的硬件设计框图如图1所示。

2硬件设计

2.1高亮LED驱动模块

高亮LED驱动模块电路图如图2。该电路具有宽电压输入、大电流输出和效率高的特点，恒流精度高，具有短路和过温保护功能。

2.2无影的实现

无影是一个非常重要的设计，智能台灯在使用中如果存在阴影，则对使用效果大打折扣。本设计中采用的原理参照手术无影灯的原理，在设计中采用多个光源，而且设计中采用的光源均采用高亮度LED，均采用恒功率驱动，这样保证了LED灯无频闪，另外消除了阴影。

2.3光照采集

光照采集模块根据周围环境，设计采用光照采集传感器，将采集到的信息通过AD转换，输入给单片机进行处理。光照的采集是智能台灯的关键设计，是是否可以达到智能的一个前提，会根据光照情况自动进行调节。

2.4人体感应

人体感应模块采用红外检测，光照强度的控制是在人体检测后实现，见到有人，后控制灯光强弱，人体红外传感器模块检测到人存在是通过检测红外波长而实现的，但是人体红外检测技术很多都应用在军事上，因此国外的技术很多对国内都是封锁的，国产传感器的精度还有待提高。

3系统软件设计

对应硬件系统的相应功能，在进行软件设计时，主要针对两大模块进行设计，其一是检测是否有人存在检测区域，其二是检测有人情况下灯光的强弱或者是否合适，从而根据采集到的环境情况，产生相应的PWM控制输出功率，确保灯光强弱合适。其框架与功能示意图如图3所示。

4系统测试

（1）将人体感应距离设为1m左右，当有人靠近台灯1m时，台灯开启，自动进入默认模式，而当距离大于1m半小时时，台灯进入待机模式。

（2）检测到人体存在时，会根据周边环境的检测而输出不同的PWM波形，调节输出功率，可以将光照强度调整到合适范围。

5结论

本文通过软硬件的设计，完成了一款智能台灯的设计，经过设计和实验验证，该智能台灯能智能检测人体的存在，且距离精准，此外，在检测到人体后，能根据周围环境对光照强度进行自动调节，较好地实现了设计要求，具有较好的应用前景。