摘 要

如今人们用于学习工作等的台灯大多数还是传统的照明台灯，传统的台灯存在许多的缺陷，例如耗电量比较大，手动进行开和关，灯的亮度固定，容易使人的眼睛出现疲劳，无法保护人们的视力等。基于上述问题，本文借助STC89C52RC单片机作为核心控制，外加各种传感器电路，处理电路等设计了一款智能LED台灯。这款智能台灯设计了自动和手动两种工作模式。自动模式下可根据环境的光照强度及周边动静决定照明与否并输出检测到的光强；在台灯开启时，当人距离台灯过近就会发出警报，提醒人纠正坐姿，防止近视。

本文中研究了智能LED台灯的现实需求，并根据分析的结果来进行这款智能台灯的设计与制作，设计过程中分为硬件和软件两大部分进行。在硬件部分的设计中，将整个系统分割为各个小模块进行，这可以更加方便设计的开展，这部分主要有STC89C52RC单片机核心控制模块、传感器模块、照明以及显示等模块，确定模块后对各部分的元器件进行选型，然后设计出各部分的电路；软件部分的设计则是根据硬件设计中各模块电路的设计情况来开展进行。完成了以上的设计，制作出实物后，则对整个系统进行测试，包括硬件的调试和程序的测试。

从本文的设计、制作以及调试的结果可知，这款智能LED台灯可以解决上述的当前传统台灯所存在的问题，本设计中采用了新型LED做为发光源，更好的节约了电能，并且能够提醒使用台灯的人注意坐姿，利用了PWM技术可以使台灯自动的调整自身的亮度到一个适宜的程度，对人们的视力保护、坐姿等有着积极的作用。

关键词：智能台灯；LED；STC89C52RC单片机；传感器；PWM

Abstract

Nowadays, most of the desk lamps used for study and work are traditional lighting lamps, the traditional lamp has many defects, such as power consumption is relatively large, manually opening and closing, the brightness of the lamp is fixed, easy to make eye fatigue, unable to protect the eyesight of people. Based on the above problems, this paper as the core control by stc89c52rc microcontroller, plus a variety of sensor circuit, the processing circuit design of an intelligent LED lamp. The smart lamp design of automatic and manual two kinds of work mode. The automatic mode according to the illumination and the surrounding movement decided lighting or not and the output of the detected light intensity; the lamp is turned on, when the distance the lamp is too close it will send an alarm to remind people to correct posture, preventing myopia.

This paper studies the realistic demand of intelligent LED lamp, and to design and manufacture of the smart lamp according to the results of the analysis in the design process of hardware and software is divided into two parts. In the design of hardware, the whole system will be divided into each module, which can carry out the more convenient design. A major part of stc89c52rc microcontroller core control module, sensor module, lighting and display module, module for determining after each part of the components selection, then design the part of the circuit; the software part of the design is based on the design of each module circuit in hardware design to carry out. The completion of the above design, production a kind, is tested on the whole system, including hardware debugging and testing procedures.

From the design, manufacture and debugging results show that this intelligent LED lamp can solve the current existing problems of the traditional lamp, the design uses a new LED as light source, better save energy, and to remind people to pay attention to the use of the lamp position, using the PWM technology can make the lamp automatically adjust its brightness to a suitable degree, to protect people's eyesight, plays a positive role in posture and so on.

Key Words：Intelligent desk lamp；light-emitting diode；Stc89c52rc Microcontrollers；sensor；Pulse-Width Modulation

目 录

第1章 绪论 １

1.1 课题研究背景 １

1.2智能台灯发展趋势 ２

1.3课题研究内容 ２

第2章 智能LED台灯的系统设计 ４

2.1 智能LED台灯需求分析 ４

2.2 智能LED台灯整体方案设计 ４

2.3器件选型 ５

2.3.1控制芯片的选择 ６

2.3.2光照强度检测 ７

2.3.3人体检测 ８

2.3.4坐姿检测及矫正 ９

2.3.5照明模块 ９

2.3.6报警电路模块 １０

第3章 单元电路设计 １１

3.1 单片机最小系统电路设计 １１

3.1.1主控芯片简介 １１

3.1.2复位电路 １２

3.1.3时钟电路 １２

3.1.4 STC89C52RC中断技术概述 １３

3.2 LED控制电路设计 １４

3.3按键控制电路设计 １４

3.4光照度检测电路设计 １５

3.4.1光敏电阻 １５

3.4.2 ADC0809 １６

3.4.3电路设计 １６

3.5数码管显示电路设计 １７

3.6报警电路设计 １８

3.7人体检测电路设计 １９

3.8坐姿检测及矫正电路设计 １９

第4章 台灯系统软件设计 ２１

4.1 主函数程序设计 ２１

4.2显示函数程序设计 ２２

4.3计时函数程序设计 ２３

4.4光照传感器及热释电传感器程序设计 ２５

4.5红外光电传感器程序设计 ２５

第5章 系统调试 ２７

5.1 系统硬件调试 ２７

5.2 系统功能测试 ２８

5.2.1光照度传感器模块及热释电传感器模块测试 ２８

5.2.2红外光电传感器模块测试 ２９

5.2.3学习定时功能测试 ２９

5.2.4 LED照明模块测试 ２９

第6章 总结及展望 ３１

致 谢 ３３

附录 ３４

参考文献 ３５

第1章 绪论

随着社会的不停进步，经济程度的不断提升，科学技术给咱们社会各方面带来了诸多的便利，而智能技术在电子产品范围的使用有着深远的意义，如此，人们的家用电器渐渐走向智能化。作为家用电器之一的台灯也要顺着科学技术的步调向智能化、多功能化等发展。

1.1 课题研究背景

目前按键式的台灯虽还是台灯市场的主体，然而，随着现今电子技术的发展和人们各方面需求的变化，传统的台灯已感受到来自科技智能化的威胁。智能化台灯有许多一般按键台灯所不能相比较的优势，一是不仅仅有一般的照明功能，更有节能，自动调节自身亮度和矫正坐姿等功能；二是在黑夜中，智能化LED台灯的自动开关灯功能够使人们在使用上更加方便，免去了许多的麻烦；三是当无人使用时，其可自动的进行关灯，能够达到节省电能，利于环保的目的；此外，智能化LED台灯自动调节亮度的功能能够预防使用者眼睛近视，因此而保证使用者眼睛的健康，有效地学习和工作。现今市场上台灯的类型样式繁多，根据使用它的功能进行分类有：装饰台灯、阅读台灯、便携台灯和陪读台灯。根据台灯所使用的灯泡进行分类有：白炽灯、节能和LED灯。台灯开关的控制方式有：开关控制、触控式、亮度可调式和声音控制。LED是继白炽灯、荧光灯、高强度放电灯（如高压钠灯）之后的第四代新光源，是一种固态冷光源^[2]。生活中常用到的照明是基于白色光LED 的固态照明，这是一种典型的绿色照明使用方式。LED台灯就是Light Emitting Diode，是以发光二极管为光源的台灯，LED是由固态的半导体器件构成，它能够直接的把电能转化为光能^[2]。

近年来，视力健康问题已渐渐成为人们所关注的焦点，据教育部发布的2009年学生体质健康监测结果公告显示，学生视力不良检出率居高不下。近视已成为威胁青少年学习、生活、参军乃至未来前途的一大“杀手”。 眼科专家分析认为，我国的青少年之所以出现如此严重的近视问题，主要是由于他们在使用台灯学习时未留意到自身的坐姿，加之离台灯光源太近，眼睛就极易疲劳过度，长久为之，他们的视力便会下降，从而导致了他们的近视。当前国内外市场上的台灯多是手动控制方式，不能连续的进行调节，更不能自动的调节台灯的亮度。虽然达到节约用电的目的，但并没有防御近视，真正智能化的作用，并且在天黑后，灯不能自动开启，人们又只能摸黑去开灯，在使用上就非常的不方便，与如今家电发展的人性化、智能化和低碳设计理念等背道而驰。故基于以上分析，可设计一种新型智能化LED台灯，这种台灯能够达到提醒使用者矫正坐姿，并且在使用者离台灯太近时发出提醒的功能，从而保证使用者学习时有良好的坐姿以及预防近视，同时台灯可以根据环境光照强度的变化自动调节台灯的亮度，使用者可以自己设置学习时间，当达到预设时间时，台灯提示注意休息。另外，在台灯不亮时，其他电路（如提示，红外测距电路）应该也在工作，以保证在环境光照强的情况下也可以达到提现使用者注意坐姿、预防近视的目的。