1智智能能保保健健臺臺燈燈摘要：本系統(tǒng)設(shè)計制作一種智能保健臺燈，主要是以單片機(jī)AT80C51與熱釋電紅外傳感器組成的智能控制臺燈。能糾正孩子的坐姿，具有:對孩子學(xué)習(xí)時間的顯示和記錄功能，光照節(jié)能控制功能，并按照用眼衛(wèi)生的要求，連續(xù)學(xué)習(xí)時間超過45分鐘后提示孩子休息并做眼保健操，自動播放眼保健操音樂，也可根據(jù)實際情況隨時播放眼保健操音樂，起到保健的作用。本系統(tǒng)采用前沿的熱釋電紅外傳感器檢測孩子是否離開座位，節(jié)能控制燈的亮滅，檢測孩子是否過于靠近臺燈，即已進(jìn)入近視區(qū)，及時提醒糾正坐姿；用數(shù)碼管顯示學(xué)習(xí)時間，24C02存儲總共學(xué)習(xí)時間；采用美國信息存儲器件公司的新一代產(chǎn)品ISD芯片為系統(tǒng)提供了清晰的語音；以低成本的AT80C51為主控制器，主控制器程序運用C語言編寫。具有操作簡單，功能齊全，節(jié)能，保護(hù)視力，提高和監(jiān)督孩子學(xué)習(xí)效率等功能。關(guān)鍵詞：智能臺燈，節(jié)能，單片機(jī)，保健燈。（一）引言孩子是祖國的未來，眼睛是孩子的未來。據(jù)國家權(quán)威機(jī)關(guān)調(diào)查表明：我國學(xué)生近視發(fā)病率已居世界排名第二，因此預(yù)防近視保護(hù)青少年視力已成為社會普遍關(guān)注的問題。專家指出：中小學(xué)生坐姿不正確，用光不科學(xué)，眼睛疲勞是導(dǎo)致近視的三大根源，不良的照明將直接影響孩子的視力。然而臺燈已是千家萬戶的必須生活品，更是孩子們努力學(xué)習(xí)的必須工具，孩子時常由于忘記關(guān)燈而造成能源的浪費，經(jīng)常因為坐姿的錯誤而引起近視，父母親也因為工作的繁忙而不能及2時的了解和監(jiān)督孩子的學(xué)習(xí)，設(shè)計一臺智能化的保健臺燈已經(jīng)顯得越來越重要了。本系統(tǒng)運用單片機(jī)的智能控制，以達(dá)到糾正坐姿，防止近視，節(jié)約能源，顯示和記錄孩子學(xué)習(xí)時間，提高學(xué)習(xí)效率的作用。本系統(tǒng)從一下三個方面來考慮：1及時提醒坐姿，防止近視；2智能掌握學(xué)習(xí)時間，提高學(xué)習(xí)效率；3智能節(jié)約能源。1.1智能保健臺燈功能概述：本系統(tǒng)采用紅外傳感技術(shù)，檢測到當(dāng)人眼睛過于靠近臺燈時，系統(tǒng)語言提醒“請注意坐姿”。同時系統(tǒng)具有幫助孩子建立完成一項學(xué)習(xí)任務(wù)使用的時間概念，是孩子建立學(xué)習(xí)效率概念的關(guān)鍵，系統(tǒng)開機(jī)后每45分鐘時間單位內(nèi)自動累計時間，并在數(shù)碼管上顯示，起到督促孩子抓緊時間學(xué)習(xí)的作用；針對孩子學(xué)習(xí)注意力不易集中，容易離位溜號的特點，系統(tǒng)提供了離位報警功能，當(dāng)檢測到孩子長時間離開有效范圍時，系統(tǒng)間斷語音提醒“抓緊時間學(xué)習(xí)吧”。同時，對孩子坐在臺燈前學(xué)習(xí)的的有效學(xué)習(xí)時間累計出來，用于家長了解孩子的學(xué)習(xí)時間，分析孩子的學(xué)習(xí)效率。系統(tǒng)還具有環(huán)境光照強(qiáng)度檢測功能，當(dāng)環(huán)境光照亮度低于正常閱讀書寫要求數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)自動開啟臺燈。當(dāng)孩子離位時間約3分鐘，自動進(jìn)入節(jié)電工作模式，臺燈、語音提示及數(shù)碼顯示關(guān)閉，當(dāng)孩子從新回到座位上，臺燈自動點亮，達(dá)到智能節(jié)電控制的效果。1.2智能保健臺燈系統(tǒng)功能框圖描述3如上框圖所示，將系統(tǒng)分為三部分：第一部分為檢測部分：紅外傳感器1為遠(yuǎn)距離檢測，檢測人是否離位；紅外傳感器2為近距離檢測，檢測人眼睛是否進(jìn)入近視區(qū)，光敏電阻主要是感受光的強(qiáng)弱狀態(tài)；第二部分為信號處理部分：將檢測到的信號轉(zhuǎn)換為便于單片機(jī)處理的數(shù)字信號。第三部分為主控制器：實現(xiàn)45分鐘時間的顯示，語言報警，眼保健操播放和節(jié)電燈光的控制。1.3系統(tǒng)工作過程描述：整個系統(tǒng)是在80C51的控制下工作。工作過程為：當(dāng)環(huán)境光比較強(qiáng)時，光敏電阻阻值比較小，信號處理電路檢測到低電平信號，禁止熱釋電紅外傳感器工作，當(dāng)環(huán)境光比較弱是，光敏電阻值變大，信號處理電路接收到高電平，從而啟動熱釋電紅外傳感器工作。熱釋電紅熱釋電紅外傳感器1熱釋電紅外傳感器2信號處理電路主控制器AT80C51語音提醒燈光控制時間顯示光敏電阻4外傳感器1探測比較遠(yuǎn)的距離，當(dāng)人體進(jìn)入到傳感器1的控測范圍內(nèi)且光強(qiáng)較弱時，信號檢測電路處理信號，并向單片機(jī)發(fā)送一個中斷，AT80C51啟動燈光控制電路，使燈變亮。當(dāng)眼睛進(jìn)入近視區(qū)，熱釋電紅外傳感器2檢測到信號，信號處理電路向80C51發(fā)送中斷信號，AT80C51根據(jù)中斷優(yōu)先級順序，屏蔽掉熱釋電紅外傳感器1的信號，啟動延時電路，發(fā)出語音警報提醒坐姿。(二)系統(tǒng)硬件電路2.1紅外線傳感器組成的信號檢測與處理部分：圖2.1是由紅熱釋電紅外傳感器、光敏電阻、BISS0001組成的信號檢測及處理電路。5圖2.1傳感器組成的信號檢測和處理電路紅熱釋電紅外傳感器只對波長為10m（人體輻射紅外線波長）左右的紅外輻射敏感，所以除人體以外的其他物體不會引發(fā)探頭動作。探頭內(nèi)包含兩個互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元，而且制成的兩個電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對兩個熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生釋電效應(yīng)相互抵消，于是探測器無信號輸出。一旦人侵入探測區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵消，于是輸出檢測信號。BISS0001是由運算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時間定時器以及封鎖時間定時器等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐贰．?dāng)外界光強(qiáng)較強(qiáng)時，光敏電阻阻值很小，BISS0001檢測到6低電平，從而封鎖14腳，禁止紅外傳感器的信號。當(dāng)外界光強(qiáng)較弱時，光敏電阻阻值很大，BISS0001檢測到低電平，開啟14腳；檢測到人體信號時，產(chǎn)生微弱的信號輸出，需經(jīng)過信號放大濾波電路進(jìn)行濾波和放大。圖中的SW是工作方式選擇開關(guān)，當(dāng)SW1與電源端連通時，芯片處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式；當(dāng)SW與接地端連通時，芯片則處于不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。R9、R10、C6和C7組成延時電路。信號經(jīng)處理后從2腳輸出接到主控制器AT80C51上。2.2語音播放設(shè)計：及時用語言提醒坐姿和智能播放眼保健操音樂是本設(shè)計的特色之一。本系統(tǒng)采用ISD系列語言芯片，它是美國信息存儲器件公司的新一代產(chǎn)品，是現(xiàn)階段國內(nèi)外數(shù)碼語音電路中性能較好的一種，采用了直接模擬量存儲技術(shù)，能較好的保留模擬量中的有效成分，因此音質(zhì)較好。且ISD芯片上包括了多路信息尋址功能，我們通過尋址來播放不同的錄制內(nèi)容。電路如圖2所示：圖2.2由ISD語音芯片組成的語音播放電路硬件圖以單片機(jī)做控制，由ISD2500語音芯片為音源載體以及可關(guān)斷功放MC34119ISD2500playaddcpsp+sp-vccvccIN+IN-ENGNDO1O2VCCVCCSPP1.0P1.0P1.07MC34119構(gòu)成語音播放電路。將要播放的基本語句、字或詞等語音通過ISD系列芯片錄制機(jī)分段錄好音，每一段均以錄入順序的段號形成一代碼，通過串口向ISD發(fā)送某一段地址代碼，即可自動播放。2.3單片機(jī)顯示電路和燈泡模擬電路：本系統(tǒng)的顯示部分為45分鐘時間的顯示，通過按鍵就查閱