非接触式人体智能感应台灯的研究与设计?

摘 要：该产品设计、研究的目的是通过光敏传感器采集周围光强和热释电红外传感器采集周围人体红外线，并通过BISS0001信号处理模块，台灯控制模块和MOS开关模块，最终实现非接触式智能台灯的控制。本项目所研究的范围涉及人体红外的采集与检测，外界光强的采集与处理，STC89C51单片机程序编写，MOS开关控制，台灯PCB板的制作，台灯样式设计与包装等。在电路设计上采用创新节能的设计；在硬件组合上采用模块化的设计；在软件编程上采用嵌套调用的编程方案，达到高效实现LCD液晶屏对当前日期、星期、时间和温度实时显示的目的。最终能够实现非接触式人体智能感应台灯的控制，并能够实现当前相关信息的显示。

关键词：红外智能 MOS开关 光强处理 非接触式智能台灯

中图分类号：TN98 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）08（a）-0090-02

Research and Design of Non-Contact Intelligent Induction Lamp

Wang Jinyong Tang Lili* Huang Sijia Yao Xuyu Zhou Yi Wang Zan

（Department of Computer & Information Engineering，Zhixing College of Hubei University，Wuhan 430011，China）

Abstract：Study on the product design，the purpose is through the light and heat collected around the photosensitive sensor pyroelectric infrared sensors around the human body infrared，and through the BISS0001 signal processing module，lamp control module and MOS switch module，realize non-contact intelligent lamp control.Acquisition and detection range of this project research involving human body infrared，acquisition and processing of external light，STC89C51 microcontroller programming，MOS switch control，making PCB lamp board，lamp style design and packaging etc.Used in the circuit design innovation of energy-saving；the hardware combination module design；using nested call programming in the software programming，to achieve high efficiency to achieve LCD screen on the current date，week，time and temperature display time.The final control can realize the non-contact intelligent induction lamp，and can realize the display of relevant information.

Key Words：Intelligent Infrared；MOS Switch；Light Intensity；Contactless Smart Lamp

社会在不断进步，人类在不断追求，市场在不断变化，高新科技应用含量决定着产品发展的新趋势和前景，智能化技术在电子产品领域的应用意义深远。随着电子产品的飞速发展，家用电器也越来越倾向智能化[1]，已经应用于我们实际生活中的有智能电磁炉，智能电饭锅，智能洗衣机，智能空调等。这些智能的家用电器和普通家用电器相比，功能上更强，使用上更便捷，安全可靠性上更高，最重要的是更节能，也提高了家用电器的品质。

非接触式智能台灯以专门感应人体红外信号的热释电红外传感器和光敏传感器为基础[2]，以BISS0001信号处理电路，台灯控制电路，利用MOS开关模块进行处理，以达到便于控制台灯亮灭及灯光调节的目的。当房间亮度不够时，且有人在附近时，非接触式智能台灯便会自动点亮，省去了黑暗中摸开关麻烦；当学习时台灯的亮度会根据室内的光线，调节灯光亮度，避免眼睛在强光、弱光下的伤害；学习太累了，离开书桌去休息时，台灯就会自动熄灭；当光线过强时，系统也会使台灯自动熄灭，以达到节省能源的目的。同时非接触式智能台灯能实时的将当前的日期、星期、时间和温度，显示在旁边的LCD1602的液晶屏上。

1 总体硬件系统设计方案

本系统的设计主要由硬件系统和软件系统组成，硬件系统是由热释电红外信号处理模块、台灯控制电路模块[3]、MOS开关控制模块、单片机控制模块、显示模块、红外检测与处理模块、温度采集模块、液晶显示模块、电源电路模块[3]等九个模块组成。其中，供电模块主要是为整个台灯提供电量。系统结构框图如图1所示。

2 软件系统设计

程序流程图如图2所示，具体流程如下：首先，接通电源，系统开始工作，DS1302时钟模块、温度穿管器、闹铃模块、LCD1602显示模块进行初始化，系统通过单片机控制液晶屏显示“时分秒”、“年月日”、“星期”、“温度”；然后，就可以进入功能设置，当第一次按下按键K1时可以调节“时、分、秒”和“年、月、日”，这时K2、K3 和K4分别对应日期和时间“加”、“减”和“移位选择”的功能，在设计时当日期发生变化后，星期也会跟着做出相应的变化；当第二次按下按键K1时可以设置闹钟的功能，这时K2、K3 和K4分别对应日期和时间“关闭”、“开启”和“移位选择”的功能；当第三次按下按键K1时可以设置最后秒表的功能，此时K2、K3和K4分别对应日期和时间“复位”、“暂停”和“计时”的功能；当第四次按下按键K1时可以退出设置功能。

由于系统中温度传感器具有温度实时采集、检测的功能，所以当周围环境的温度发生改变时，LCD液晶屏显示的温度示数也会不断的改变。该设计同时设置有复位电路，当按下K键时，则可以实现复位功能。

3 方案难点及关键技术

3.1 方案难点

（1）热释电传感器信号采集的比较小，需要经过检测、放大等各种处理。

（2）光控电路的设计及与MOS开关模块的结合应用。

（3）光敏感应灵敏度的调节，传感器感应距离的设定。

3.2 关键技术

（1）MOS开关电路的设计，台灯控制电路同时插入三个MOS开关的设计。

（2）光敏三极管对微弱光检测的处理，并可以通过调节改变灵敏度。

（3）热释电红外传感器对红外信号的处理方法，同时可以设定感应的距离。

（4）台灯包装的设计，更加坚固、更加耐用、更加稳定。

（5）软件编程中，多个中断同时使用，但彼此之间不会产生影响。

4 系统的测试结果分析

（1）在设定的范围内，能够较灵敏的通过外界光线的强弱和感应人体来控制台灯的亮度及亮灭，实现了台灯的智能控制；

（2）热释电红外传感器感应的距离为0～6 m，关敏电阻设定白天亮度为基准，高于这个亮度台灯断电，光敏三极管感应周围1 m以内的光线特别明显。同时，可以根据环境的需要调节。并且能够将当前的日期、星期、时间和温度显示出来。

（3）在对比测试之后，很明显的发现，智能台灯更加节能。同时发出的光线比较柔和，不会太刺眼，也不会太暗，更能有效的保护视力。

（4）通过制作PCB板，台灯的包装，智能台灯更加稳定。

5 结语

本智能台灯可以应用到多种场合，如工厂的智能照明、楼道里、家庭的照明及学习使用工具等等。红外探测的距离范围是6 m，可以根据需要适时进行距离的调节。光敏感应器感应周围光线的灵敏度可以调节，达到需要的条件。本设计不仅仅方便了人们的生产、生活，同时又达到节能的目的。

在家用电器日趋于智能化的今天，智能台灯顺应科技的发展步伐，为我们的生活带来便捷、舒适，具有很大的使用价值和市场前景。

参考文献

[1]周洪，胡文山，张立明，等.智能家居控制系统[M].北京：中国电力出版社，2006.

[2]张岳军，吴明光.智能照明系统控制网络的研究[J].照明工程学报，2004（4）：16-19.

[3]杨恒.LED照明驱动电路设计与实例精选[M].北京：中国电力出版社，2008.

[4]华成英，童诗白.模拟电子技术基础[M].4版.北京：高等教育出版社，2006.