智能保健LED台灯.doc

1智智能能保保健健台台灯灯摘要：本系统设计制作一种智能保健台灯，主要是以单片机AT80C51与热释电红外传感器组成的智能控制台灯。能纠正孩子的坐姿，具有:对孩子学习时间的显示和记录功能，光照节能控制功能，并按照用眼卫生的要求，连续学习时间超过45分钟后提示孩子休息并做眼保健操，自动播放眼保健操音乐，也可根据实际情况随时播放眼保健操音乐，起到保健的作用。本系统采用前沿的热释电红外传感器检测孩子是否离开座位，节能控制灯的亮灭，检测孩子是否过于靠近台灯，即已进入近视区，及时提醒纠正坐姿；用数码管显示学习时间，24C02存储总共学习时间；采用美国信息存储器件公司的新一代产品ISD芯片为系统提供了清晰的语音；以低成本的AT80C51为主控制器，主控制器程序运用C语言编写。具有操作简单，功能齐全，节能，保护视力，提高和监督孩子学习效率等功能。关键词：智能台灯，节能，单片机，保健灯。（一）引言孩子是祖国的未来，眼睛是孩子的未来。据国家权威机关调查表明：我国学生近视发病率已居世界排名第二，因此预防近视保护青少年视力已成为社会普遍关注的问题。专家指出：中小学生坐姿不正确，用光不科学，眼睛疲劳是导致近视的三大根源，不良的照明将直接影响孩子的视力。然而台灯已是千家万户的必须生活品，更是孩子们努力学习的必须工具，孩子时常由于忘记关灯而造成能源的浪费，经常因为坐姿的错误而引起近视，父母亲也因为工作的繁忙而不能及2时的了解和监督孩子的学习，设计一台智能化的保健台灯已经显得越来越重要了。本系统运用单片机的智能控制，以达到纠正坐姿，防止近视，节约能源，显示和记录孩子学习时间，提高学习效率的作用。本系统从一下三个方面来考虑：1及时提醒坐姿，防止近视；2智能掌握学习时间，提高学习效率；3智能节约能源。1.1智能保健台灯功能概述：本系统采用红外传感技术，检测到当人眼睛过于靠近台灯时，系统语言提醒“请注意坐姿”。同时系统具有帮助孩子建立完成一项学习任务使用的时间概念，是孩子建立学习效率概念的关键，系统开机后每45分钟时间单位内自动累计时间，并在数码管上显示，起到督促孩子抓紧时间学习的作用；针对孩子学习注意力不易集中，容易离位溜号的特点，系统提供了离位报警功能，当检测到孩子长时间离开有效范围时，系统间断语音提醒“抓紧时间学习吧”。同时，对孩子坐在台灯前学习的的有效学习时间累计出来，用于家长了解孩子的学习时间，分析孩子的学习效率。系统还具有环境光照强度检测功能，当环境光照亮度低于正常阅读书写要求数据时，系统自动开启台灯。当孩子离位时间约3分钟，自动进入节电工作模式，台灯、语音提示及数码显示关闭，当孩子从新回到座位上，台灯自动点亮，达到智能节电控制的效果。1.2智能保健台灯系统功能框图描述3如上框图所示，将系统分为三部分：第一部分为检测部分：红外传感器1为远距离检测，检测人是否离位；红外传感器2为近距离检测，检测人眼睛是否进入近视区，光敏电阻主要是感受光的强弱状态；第二部分为信号处理部分：将检测到的信号转换为便于单片机处理的数字信号。第三部分为主控制器：实现45分钟时间的显示，语言报警，眼保健操播放和节电灯光的控制。1.3系统工作过程描述：整个系统是在80C51的控制下工作。工作过程为：当环境光比较强时，光敏电阻阻值比较小，信号处理电路检测到低电平信号，禁止热释电红外传感器工作，当环境光比较弱是，光敏电阻值变大，信号处理电路接收到高电平，从而启动热释电红外传感器工作。热释电红热释电红外传感器1热释电红外传感器2信号处理电路主控制器AT80C51语音提醒灯光控制时间显示光敏电阻4外传感器1探测比较远的距离，当人体进入到传感器1的控测范围内且光强较弱时，信号检测电路处理信号，并向单片机发送一个中断，AT80C51启动灯光控制电路，使灯变亮。当眼睛进入近视区，热释电红外传感器2检测到信号，信号处理电路向80C51发送中断信号，AT80C51根据中断优先级顺序，屏蔽掉热释电红外传感器1的信号，启动延时电路，发出语音警报提醒坐姿。(二)系统硬件电路2.1红外线传感器组成的信号检测与处理部分：图2.1是由红热释电红外传感器、光敏电阻、BISS0001组成的信号检测及处理电路。5图2.1传感器组成的信号检测和处理电路红热释电红外传感器只对波长为10m（人体辐射红外线波长）左右的红外辐射敏感，所以除人体以外的其他物体不会引发探头动作。探头内包含两个互相串联或并联的热释电元，而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，于是输出检测信号。BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。当外界光强较强时，光敏电阻阻值很小，BISS0001检测到6低电平，从而封锁14脚，禁止红外传感器的信号。当外界光强较弱时，光敏电阻阻值很大，BISS0001检测到低电平，开启14脚；检测到人体信号时，产生微弱的信号输出，需经过信号放大滤波电路进行滤波和放大。图中的SW是工作方式选择开关，当SW1与电源端连通时，芯片处于可重复触发工作方式；当SW与接地端连通时，芯片则处于不可重复触发工作方式。R9、R10、C6和C7组成延时电路。信号经处理后从2脚输出接到主控制器AT80C51上。2.2语音播放设计：及时用语言提醒坐姿和智能播放眼保健操音乐是本设计的特色之一。本系统采用ISD系列语言芯片，它是美国信息存储器件公司的新一代产品，是现阶段国内外数码语音电路中性能较好的一种，采用了直接模拟量存储技术，能较好的保留模拟量中的有效成分，因此音质较好。且ISD芯片上包括了多路信息寻址功能，我们通过寻址来播放不同的录制内容。电路如图2所示：图2.2由ISD语音芯片组成的语音播放电路硬件图以单片机做控制，由ISD2500语音芯片为音源载体以及可关断功放MC34119ISD2500playaddcpsp+sp-vccvccIN+IN-ENGNDO1O2VCCVCCSPP1.0P1.0P1.07MC34119构成语音播放电路。将要播放的基本语句、字或词等语音通过ISD系列芯片录制机分段录好音，每一段均以录入顺序的段号形成一代码，通过串口向ISD发送某一段地址代码，即可自动播放。2.3单片机显示电路和灯泡模拟电路：本系统的显示部分为45分钟时间的显示，通过按键就查阅