基于MSP430的智能護(hù)眼臺燈的研究與設(shè)計

王勇　王梨英

摘要：本文基于MSP43G2231單片機(jī)，設(shè)計了一款款智能化的護(hù)眼臺燈。該智能臺燈的設(shè)計采用高亮白光LED，驅(qū)動時采用恒功率設(shè)計，亮度均勻，能對視力有很好的保護(hù)作用。同時可以根據(jù)光照強(qiáng)度和環(huán)境情況進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，使光照和眼睛適應(yīng)度達(dá)到平衡，此外，該智能臺燈還可以采用人體熱釋紅外，檢測人遠(yuǎn)近，根據(jù)遠(yuǎn)近調(diào)節(jié)光照，應(yīng)用前景廣闊。

關(guān)鍵詞：MSP430單片機(jī)；護(hù)眼臺燈；光照檢測；人體紅外

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）06-0165-02

由于現(xiàn)在人們對眼睛保護(hù)的意識越來越強(qiáng)，更多的人開始研究智能護(hù)眼臺燈。主要是針對以下幾方面的問題，其一是臺燈的亮度是否可以調(diào)節(jié)，根據(jù)環(huán)境情況能自適應(yīng)調(diào)整到最合適的狀況；其二是臺燈的驅(qū)動部分是否穩(wěn)定可靠，沒有頻閃，頻閃對眼睛的傷害很大；其三是臺燈的安裝和控制是否方便、易攜帶。

基于以上的問題，本文采用MSP430單片機(jī)，設(shè)計了一款符合現(xiàn)在需求的智能護(hù)眼臺燈。

1整體設(shè)計方案

本設(shè)計以MSP430單片機(jī)為控制核心，設(shè)置環(huán)境采集傳感器模塊和人體紅外測距模塊，將采集到的信號經(jīng)過單片機(jī)處理后，驅(qū)動高亮LED按照實時的環(huán)境情況和人體距離臺燈的情況而改變，整體的硬件設(shè)計框圖如圖1所示。

2硬件設(shè)計

2.1高亮LED驅(qū)動模塊

高亮LED驅(qū)動模塊電路圖如圖2。該電路具有寬電壓輸入、大電流輸出和效率高的特點，恒流精度高，具有短路和過溫保護(hù)功能。

2.2無影的實現(xiàn)

無影是一個非常重要的設(shè)計，智能臺燈在使用中如果存在陰影，則對使用效果大打折扣。本設(shè)計中采用的原理參照手術(shù)無影燈的原理，在設(shè)計中采用多個光源，而且設(shè)計中采用的光源均采用高亮度LED，均采用恒功率驅(qū)動，這樣保證了LED燈無頻閃，另外消除了陰影。

2.3光照采集

光照采集模塊根據(jù)周圍環(huán)境，設(shè)計采用光照采集傳感器，將采集到的信息通過AD轉(zhuǎn)換，輸入給單片機(jī)進(jìn)行處理。光照的采集是智能臺燈的關(guān)鍵設(shè)計，是是否可以達(dá)到智能的一個前提，會根據(jù)光照情況自動進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.4人體感應(yīng)

人體感應(yīng)模塊采用紅外檢測，光照強(qiáng)度的控制是在人體檢測后實現(xiàn)，見到有人，后控制燈光強(qiáng)弱，人體紅外傳感器模塊檢測到人存在是通過檢測紅外波長而實現(xiàn)的，但是人體紅外檢測技術(shù)很多都應(yīng)用在軍事上，因此國外的技術(shù)很多對國內(nèi)都是封鎖的，國產(chǎn)傳感器的精度還有待提高。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計

對應(yīng)硬件系統(tǒng)的相應(yīng)功能，在進(jìn)行軟件設(shè)計時，主要針對兩大模塊進(jìn)行設(shè)計，其一是檢測是否有人存在檢測區(qū)域，其二是檢測有人情況下燈光的強(qiáng)弱或者是否合適，從而根據(jù)采集到的環(huán)境情況，產(chǎn)生相應(yīng)的PWM控制輸出功率，確保燈光強(qiáng)弱合適。其框架與功能示意圖如圖3所示。

4系統(tǒng)測試

（1）將人體感應(yīng)距離設(shè)為1m左右，當(dāng)有人靠近臺燈1m時，臺燈開啟，自動進(jìn)入默認(rèn)模式，而當(dāng)距離大于1m半小時時，臺燈進(jìn)入待機(jī)模式。

（2）檢測到人體存在時，會根據(jù)周邊環(huán)境的檢測而輸出不同的PWM波形，調(diào)節(jié)輸出功率，可以將光照強(qiáng)度調(diào)整到合適范圍。

5結(jié)論

本文通過軟硬件的設(shè)計，完成了一款智能臺燈的設(shè)計，經(jīng)過設(shè)計和實驗驗證，該智能臺燈能智能檢測人體的存在，且距離精準(zhǔn)，此外，在檢測到人體后，能根據(jù)周圍環(huán)境對光照強(qiáng)度進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，較好地實現(xiàn)了設(shè)計要求，具有較好的應(yīng)用前景。