魏 星 张 锐 陈云翰 高 鑫（重庆科技学院，重庆 404100）

一、作品介绍

1“基于单片机设计的智能LED台灯”构思新颖独特，适用于各种家庭中，利用各种传感器模块，实现“人来灯亮，人走灯灭”的功能，在传统家用电器中，这种设计肯定会给人们带来意想不到的便利。

2 运用超声波传感器，当人体靠近台灯一定距离时，蜂鸣器发出防近视预警。实时监测人体坐姿，达到坐姿不正及时提醒的功能。

3 通过光敏电阻，根据采样值自动调整LED台灯的亮度，避免因光线强度不合适而造成用眼疲劳。

4 实时检测室内由香烟燃烧引起的烟雾浓度，当检测到室内香烟浓度超过设定值时，单片机进行数据分析若判断为有人吸烟状态，则控制语音提示响起，提醒人们不要抽烟，抽烟有害身体健康。

5 显示室内温度，显示时间、日期以及万年历。采用时钟芯片内部供电的方式进行时间的设置。

二、工作原理

本设计的核心是以合泰单片机为主控芯片，显示模块用LCD12864液晶显示温度、时间、日期等内容，按键模块用来调整时间、日期、LED的亮度等，时钟用DS12C887时钟芯片，台灯模块用16颗LED，用蜂鸣器 发出闹铃声，温度传感器用DS18B20芯片，检测人体以BIS0001红外热释传感器为主。用光强传感器TSL256x检测室内环境亮度决定是否开灯以及达到预防近视的作用。实时检测室内香烟浓度并时刻预防浓度超标。

1 智能护眼模块设计

运用超声波传感器，当人体靠近台灯一定距离时，蜂鸣器发出防近视预警。同时检测光敏电阻两端电压，根据采样值自动调整LED台灯的亮度，避免因光线强度不合适而造成用眼疲劳。简单快捷的达到保护眼睛的功能。

2 香烟浓度检测模块设计

利用烟雾传感器来实时检测室内烟雾浓度，烟雾感应器在内外电离室里面有放射源镅241，电离产生的正、负离子，在电场的作用下各自向正负电极移动。在正常的情况下，内外电离室的电流、电压都是稳定的。一旦有烟雾窜逃外电离室。干扰了带电粒子的正常运动，电流，电压就会有所改变，破坏了内外电离室之间的平衡，于是无线发射器向单片机发出无线报警信号，然后单片机发出指令控制语音模块发出声音。

3 红外传感模块设计

检测屋内是否有人我们选用BIS0001红外热释电传感器，因为该传感器灵敏度好，好控制，一端引脚通过一个NPN型的三极管接至单片机的I/O口，由于该传感器的带负载能力较弱，加一个三极管作为驱动电路，当I/O口给低电平时有效。检测距离可通过软件调节。

4 纠正坐姿模块

在台灯前侧安装超声波传感器，前侧用于检测人体和台灯的距离，避免与台灯距离过近。在台灯两侧分别装有超声波传感器和角度传感器，左右两侧的传感器用于检测人体与桌子的倾斜度。如果坐姿不正确，则启动语音模块提醒人们矫正坐姿。

5 温度、时钟模块设计

温度模块利用DS18B20温度传感器实时监测室内温度，该芯片集成度高，封装简单。时钟模块采用DS12C887时钟芯片，该芯片集成度高，且自带锂电池，即使断电了，时钟依然在工作。当时间与闹钟的时间一致时，用蜂鸣器发出闹铃声。

6 按键模块设计

按键用来调节台灯的亮度以及控制模式，即控制台灯是工作在感应模式下还是工作在手动模式下， 亦或是关闭状态。 其余的按键用作调节时钟以及闹铃。按键均采用低电平有效连接方式。当时间与设置的时间一致时闹铃报警，即蜂鸣器响。

图1

三、作品功能、特色

1“基于单片机设计的智能LED台灯”利用各种传感器模块，实现“人来灯亮，人走灯灭”的功能，在传统家用电器中，这种设计肯定会给人们带来意想不到的便利。可通过按键切换显示屏显示的温度、时间。

2 可通过按键决定台灯工作在感应模块下还是手动模块下，感应模块下可以根据室内当前环境亮度和人体到台灯的距离自动调节台灯亮度，达到保护眼睛的作用。

3 实时检测室内由香烟燃烧引起的烟雾浓度，当检测到室内香烟浓度超过设定值时，单片机进行数据分析若判断为有人吸烟状态，则控制语音提示起，提醒人们不要抽烟，抽烟有害身体健康。

4 通过超声波传感器和角度传感器的实时检测，来预防人体坐姿不正确，并且伴有语音提示，能达到更好的效果。

5 构思奇特，贴近生活，若工艺成熟，可以推向市场进行大面积推广使用，如果真正的应用到每个家庭中去，则必定可成为家用电器中的一大亮点。

[1]白雪冰，张延林，等.单片机原理及应用[M].哈尔滨：东北林业大学出版社，2006.

[2]李学海.经典80C51 单片机轻松入门与上手[M].北京：清华大学出版社，2009.

[3]李学海.标准80C51 单片机基础教程[M].北京：航空航天大学出版社，2006.