基于单片机的智能台灯控制系统

摘要： 文章设计一款单片机智能台灯控制系统，实现对台灯的手动和自动控制功能，以 STC89C52 单片机作为多功能智能台灯的主控制器，光电检测模块检测坐姿，红外传感器检测人体，光敏电阻检测光强，同时按键实现手动控台灯制亮度功能，在Proteus 对智能台灯控制系统的进行软硬件联合仿真，验证台灯的自动控制功能和手动控制功能，实现了预期功能，满足要求。

关键词： 智能台灯；距离检测；光强检测；人体检测；按键控制

我国近视率水平较高，即使放眼全世界，我国也是近视率水平较高的国家，对于广大中小学学生来说，加强视力保护应当从灯具入手，从而更好的保护青少年健康。当前，我国近视群体数量达四亿多，这一数字已经超过了世界平均水平，且呈现出低龄化的发展趋势。调查发现，在我国中小学学生群体中，超过一半的学生存在不同程度的近视问题，而高中生近视程度更是达到 70% 的水平。这一比例远超主要发达国家，这对我国发展而言是极为不利的，因此国家必须采取果断措施，加强青少年视力保护，而推广智能护眼台灯的应用、减少外界环境对青少年眼睛的伤害，就成为保护青少年视力的重要举措。

1 总体方案设计

多功能护眼台灯在自动模式时，检测到无人的环境下，无论什么情况下台灯不开，检测到环境有人，根据光强来控制台灯的亮度，同时具有坐姿检测功能，人体到桌面之间距离太近报警提示；在手动模式下，按键对台灯亮度进行控制。设计的 多功能护眼台灯框图如图 1 所示。

2 硬件电路设计

2.1 硬件电路

智能台灯控制系统的硬件电路主要有单片机控制电路，红外距离检测电路，红外人体检测电路，光强检测电路，按键电路以及报警电路，单片机接受按键信息、距离检测、光强和人体信息，对报警模块进行控制，实现智能台灯控制功能，系统硬件电路如图 2 所示。

2.2 单片机主控制模块

复位、时钟电路共同组成单片机最小系统电路，如图 C2和 C3 配合晶振实现复位电路，电容 C2 和 C3 一端共同接地后并联在一起通过晶振与单片机的 XTAL11 和 XTAL22 连接构成的晶振电路。复位电路，RC 实现上电复位，使单片机的复位引脚持续保持 10ms 的高电平实现复位。

2.3 声光报警电路

报警电路如图所示， P1.6 实现声音报警控制，检测到距离太近时，P1.6 引脚输出 PWM 信号时振动发声； P1.4 引脚实现对指示灯控制，引脚输出低电平灯亮。

2.4 按键电路

按键电路功能对应模式切换，手动模式台灯亮度加和亮度减操作。KEY1 按键实现在护眼台灯自动模式和护眼台灯手动控制模式切换，单片机的 P11 引脚控制；在手动模式下，KEY2 按键实现台灯的亮度增加，单片机的 P12 引脚控制，KEY3 按键实现台灯亮度减操作，单片机的 P13 引脚控制，按键按下引脚接地，实现按键检测。

2.5 光照强度检测电路

因为转换得到的光强信号属于电压值模拟量，单片机因为是数字芯片所以不能直接直接读取到电压和电流值，所以需要经过模拟信号向数字信号的转换。

脚实现对 CS 地址为进行控制，本次采集的电路只用到了一路, 单片机的 P14 引脚对转换通道标志进行实时查询读取，P20 实现对 CLK 的控制， AD 模块的比较电压一般都是 5V ，其模数转换的关系如式所示。

2.6 人体检测电路

热释电红外传感器，能探测并输出人体所辐射的红外线。自动控制模块热释电传感器，根据不同的感应结果，在高和低两种电平之间切换，在有人出现的条件下，其状态处于高电平，否则，切换为低电平。

2.7 红外测距模块

测距传感器的输出引脚与单片机的 P15 引脚连接，当距离小于设定值时，引脚输出高电平，高于设定值时输出低电平。单片机的 P15 引脚实现距离检测，距离近时接受到反射光强，内部发光二极管导通，输出高电平。

3 系统软件设计方案

设计的智能台灯主程序如图 3 所示。

实时对按键信息，环境光强、距离以及人体检测比较，实现对蜂鸣器、LED 模块驱动。光强检测子程序，单片机实时对 AD 工作时序进行控制，对光强值进行转换读取，实现对光强的检测。

4 仿真验证

在 Protues 中搭建完毕仿真模型后，在 KEIL 上编译程序，得到 hex 文件，实现系统仿真。按键实现手动和自动模式的切换，在手动模式下，按键调节台灯的亮度；在自动模式下，检测到人体后，根据光敏电阻检测的值对台灯的亮度进行自动控制，根据检测到的坐姿实现报警提示。

5 结语

集距离检测功能、光强检测功能以及人体检测功能一体的多功能智能台灯，实现了对坐姿、光强的提醒，对提高视力保护起着较积极的作用。设计的多功能智能台灯完成了预期功能，但是该系统还可以进一步的完善，比如增加加入互联网，实现对智能台灯的远程操作，使智能台灯更加智能化和人性化。