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感应台灯的设计与实现 感应台灯的设计与实现 PAGEPAGE 16 感应台灯的设计与实现 智能感应台灯 电子科技大学微芯杯 刘承文 简 介 本智能感应台灯控制系统基于超声波测距方式，利用单片机进行处理，能够感知一定范围内的人、或其他物体 ，当人或物进入其探测范围，台灯开启，并随着距离台灯距离减少。可利用 PWM 控制台灯亮度，以节约电能。 目录 一．项目背景·············································3 二．方案设计·············································3 三．设计过程·············································4 四．实用化的可能性、推广价值·····························13 五．创新点···············································14 六．作品实物图片·········································14 一·项目背景 随着科技的高速发展，各种各样的科技产品、家用电器开始走入人们的生活，这一切都大大地提高了人们的工作效率、改善了人们的生活，现在电器的发展趋势是智能化，这样会使人们使用起来更加方便。随着智能控制理论和人工智能研究的深入，各种更加逼真地模拟人类智能的家用电器会更多地出现，而单片机和智能理论的结合，将来不但更多地改进现行家用电器，而且将会产生全新的家用电器。 家用电器因为单片机的加入而走向智能化，并且随着人们生活水平的提高日益走向平民化，我们的生活也随着家用电器的发展越来越方便、舒适。随着家用电器的发展，作为家用电器当中的小台灯也要顺应科技的发展步伐走向智能化。 目前，灯具市场上出售的灯具种类繁多，一般台灯均采用220V交流电源供电，日光灯管、白炽灯泡为光源，手动开关或触摸感应式开光来控制。但这类台灯存在很多弊端，一是电压是不安全电压，给人们使用带来不安全因素；二是日光灯还具有频闪效应，经常使用会给人的眼睛带来一定的伤害；三是耗电量大、台灯通常都是以日光灯为主，在几瓦到几十瓦之间；四是人工化，人们由于手工操作，往往会忘记关灯，这也造成电能的浪费。正因如此，制作生产智能感应台灯具有很重要的意义 二·方案设计 设计题目： 制作一个基于超声波、红外等测距方式的智能感应台灯控制系统，系统能够感知一定范围内的人、或其他物体 ，当人或物进入其探测范围，台灯开启，并随着距离台灯距离减少，利用PWM控制台灯亮度，以节约电能。 基础要求： 1、 在控制系统 2m 范围内，能正常感知物体并开启台灯 2、 当人或物，移出其感应范围时，能够关闭台灯 3、 在人或物与控制系统距离变化超过 20cm 时，台灯光线应用明显变化 发挥部分： 1、 控制系统能同时控制 2 路或 2 路以上台灯 2、 控制系统能显示人或物体与控制系统距离 3、 控制系统能够实时显示系统开启时间 4、 其他 三·设计过程 方案比较与选择 测距模块的选择 方案一：红外线测距模块 SHARP夏普原装红外测距传感器 GP2Y0A21YK0F 量程10-80cm 红外测距模块虽然距离精准，但是最大距离不够，不能达到要求的2M距离。 方案二：超声测距模块 工作电压：~。 功耗电流：最小 1mA 最大 20mA 谐振频率：40KHz； 探测距离范围：4 毫米～4 米。误差：4%； 经比较，超声测距模块的距离和工作电压都符合系统要求，而且超声测距模块比较便宜，所以本次设计采用超声测距模块。 台灯电路的选择 方案一: 采用三极管放大电路 方案二：采用上拉电源的方式 经比较，本次设计采用四组LED，没有必要采用三极管放大电路，三极管电路复杂，上拉电源的方法电路简单，而且灌入单片机的电流在可控范围内，所以本次设计采用方案二。 方案描述 系统总体框图如图所示。超声测距模块测出超声波从发出到返回过程的时间，单片机通过计时器记录这一时间，并按照公式计算出物体到系统的距离。这个距离再通过显示模块显示出来，距离作为一个参数，PWM波参考距离的值开启或关闭LED灯。 STC89C52单片机计时器显示超声波测距模块 STC89C52单片机 计时器显示 超声波测距模块 4个 4个LED灯 距离显示 当物体与系统间的距离为0-50cm时，开启四盏灯，距离为50-100cm时开启三盏灯，距离为100-150cm时开启两盏灯，距离为150-200cm时开启一盏灯，距离大于200cm时关闭台灯。 设计原理 由单片机的P3^3引脚产生一个20us的脉冲信号，超声测距模块接收到此信号的时候，产生超声波，同时ECHO引脚产生高电平信号，当接收