智能桌面照明系统设计.docx

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智能桌面照明系统设计

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陆黎容覃梦怡韦彩玉陈幸曹锐严小黑

摘要：本照明系统设计可通过超声波测距，感应人体与LED灯的位置距离，当人体靠近至设定数值时，系统会发出警告以提醒人们的坐姿。采用的数码管模块，可设置相应的学习时长，用来提醒人们休息。采用的光检测模块，可不断接收周围光照强度，以能够自动改变LED灯的亮度，使人们能在适合光照亮度下进行学习或工作，达到保护眼睛视力的功能。

关键词：智能照明;超声波测距;光检测;数码管

文章编号：2095-2163（2021）03-0200-03中图分类号：U459.2文献标志码：A

【Abstract】ThislightingsystemcandetectthedistancebetweenthehumanbodyandtheLEDlampthroughultrasonicranging.Whenthehumanbodyisclosetothesetvalue，thesystemcouldissueawarningtoremindpeopleoftheirsittingposture.Thedigitaltubemodulecansetthecorrespondinglearningtimetoremindpeopletorest.Thelightdetectionmodulecancontinuouslyreceivethesurroundinglightintensity，soastoautomaticallychangethebrightnessofLEDlight，thereforepeoplecanstudyorworkundersuitablebrightness，andachievethefunctionofprotectingeyevision.

【Keywords】intelligentlighting;ultrasonicranging;lightdetection;nixietube

0引言

照明工具是人们的工作学习中一个不可或缺的部分。普通的照明系統虽也能满足日常的照明需求，但人们在工作学习中，由于不能正确地形成一个良好的坐姿而距离灯光太近，或是在一个光源较暗或是光源太亮的环境下使用双眼，以致于用眼疲劳，导致近视[1]。而严重的近视还会遗传给下一代。基于此，为了降低近视率，研究一款利于人们科学用眼学习的桌面照明系统是非常有必要的。

1系统总体设计

系统的整体结构包括单片机控制系统、四位数数码管模块、超声波检测模块、LED灯模块、光检测模块和系统按键模块。在智能照明系统中，超声波传感器测距模块可以实现距离的测量，经STC89C52单片机控制系统来处理数据，当超声波传感器感应到人体小于设定的数值长度时将会发出警告，防止使用者距离桌面过近。光检测模块用于检测光强度的大小，从而改变照明系统的光照亮度。系统总体设计如图1所示。

2系统硬件设计

2.1超声波测距模块设计

超声波传感器测距模块可以实现智能照明系统中距离测量的功能。本设计的超声波测距模块选择的是HC-SR04型号的超声波传感器进行距离测量，此型号的传感器具有测距精确度高，差距小的功能，可以满足产品功能的需求。模块连接设计如图2所示。图2中，超声波模块的VCC引脚与电源相连，单片机2个I/O口中的一个接入引脚Trig，另一个接入Echo引脚，接地的引脚为GND。超声波测距工作原理如图3所示，Trig作为控制端，启动测试距离的功能，如果输入一个10us左右的高电平信号，超声波传感器内部将其转换成8个40KHz的方波自动发送后等待是否会有信号返回。若有信号回来后会被接收端Echo收到，即会发出一个高电平。而高电平开始被接收端Echo发出时，就会打开定时器并开始计算时间。接收端Echo发送的高电平转化为低电平时，就可以将定时器中的数值记录下来。超声波传感器测距的时间就是这样得来的。把记录的时间代入公式：测试距离=（高电平时间*声速）/2，声速=340m/s，即可算出测试的距离[2]。

2.2LED灯模块

LED灯模块里的3×4个LED灯小灯珠使用的是串联和并联的方式连接起来的[3]，从而使灯珠的功能更稳定，并大大降低了产品的成本。LED灯灯珠串、并联连接后，再与三极管Q10进行连接，如图4所示。三极管就像开关，当基级处在低电平时，LED灯即会处于低电阻的状态。与Q10三极管基级相连的是R26电阻，R26电阻是用于防止经过此路的电流过大而损坏三极管的使用。电阻