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基于5l单片机的智能台灯设计

作者／魏炽旭、林泉康，三明学院机电工程学院

文章摘要：目前市面上的台灯多以普通白炽灯、节能灯作为光源，采用的是手动调节亮度，存在耗电量大，损害视力等问题。本文提出一

种以5l单片机为主控芯片，以感应人体红外信号的热释电红外传感器为基础的智能台灯设计。当有人且I不境亮度较低时，台灯自动开灯，

且台灯亮度随着环境光强变化而变化；在学习中，当使用者的身体太靠近桌面时，台灯警报；在无人时，台灯自动熄灭。本设计一方面可

以做到节约能源，有利于环保，另一方面可以纠正使用者的坐姿，预防脊椎变形和眼睛近视。

关键词：智能化技术；智能台灯；单片机

1．课题研究背景和意义红外测距传感器采用的是El8一D50NK，它的发射与接收是

台灯的发展总体可分为三代【1。第一代常以日光灯管、一体的，可以根据实际要求调节检测的距离3[]。

白炽灯泡为光源，供电方式一般采用220V交流电，此类台该台灯可通过数码管显示计时时间，系统的工作模式以

灯有着许多不足之处，一是台灯使用电压为220V，在使用及手动模式下的LED亮度是通过按键来调节的，光敏及模

中存在不安全因素；二是由于日光灯管的频闪效应，这给长数转化模块是由光敏电阻对光强进行检测，通过ADC0809

期使用日关灯管的人的眼晴带来一定的伤害三是耗电量大、进行信号采集并转化，自动模式下的LED亮度采用PWM

耗能较大，一般采用手动操作，经常因为忘记关灯造成电能调光技术自动调节，软件设计为C语言编程，综合实现了

的浪费。第二代台灯为了解决频闪效应以及耗电量问题，选全部控制功能，如图l所示为系统总体硬件结构框图。

用LED作为光源，有着光效高、工作电压低、能耗低、无辐射、

寿命长等优点f]。并具有一定的智能化，可实现黑暗环境时

自动开灯。第三代台灯，则具有更高的智能化、人工化，是

一种采用+5V的直流电源供电的人体智能台灯。这一代智

能台灯更加省电，更加环保，并且能够通过坐姿报警系统提

醒使用者坐姿错误，改正坐姿，以达到预防脊椎变形和眼睛

近视的目的。

目前，第三类智能台灯功能完善，智能化高，但市面上

的价格一般比较高，制约了智能台灯的推广与发展。基于以

上的背景，本文设计了一种以STC89C51单片机为控制核心，

图l系统硬件结构框图

以人体红外辐射(波长为9．5Nm)传感器控制电路的智能

台灯，具有自动和手动两种工作模式。在自动模式下，台灯本设计在对系统功能要求以及硬性条件进行考虑外，还

通过检测环境的光强以及是否检测到人来自动开启台灯。手要考虑控制中心与外部各个模块的通信以及各模块之间能够

动模式是台灯灯光的亮度不随外界环境光强变化而变化，可互不受干扰，且有序工作是软件设计的关键【】。所以软件设

以手动按下调节亮度按键来调节灯光亮度。该系统还能够提计思路：(1)系统具有手动和自动两种工作方式；(2)主控芯

醒使用者坐姿错误，改正坐姿，使用方便、简单、可靠性好，片与外围传感器之间的通信内容简单，只需简单的识别高低

成本较低。

2．系统设计目标与硬件结构框图

本设计是以STC89C51单片机为控制核心的集多种功

能于一体的智能LED台灯。该台灯具有自动和手动两种工

作方式；硬件设计部分由单片机控制模块、按键模块、LED

照明模块、光敏模块、模数转换模块、红外测距模块、热

释电红外感应模块、坐姿矫rFN警模块等多个部分组成。

单片机主控制芯片选STC89C51；热释电红外感应模块采用

HC—SR501，对被检测对象有较高的灵敏度，能够快速响应，

稳定性好，使用寿命长，有数字输出接口与主控芯片连接；图2系统总体工作流程图

40f电子制作2017年1月

电位即可；(3)LED灯的亮度变化是通过pwm调光技术。蜂鸣器响，测试成功。

根据以上分析，设计了系统软件流程图，如图2所示。在上述对系统的手动和自动模式的测试中，系统的工作

正常，完成了预期的目标。当人体在台灯的感应范围内时，

3．系统实现与结论

台灯自动感应环境光线，自动