1.华北理工大学 063210；2.3.石家庄铁道大学 050043
摘要：本产品在传统台灯的基础之上采用光敏电阻根据周围环境的亮度亮暗接通电路，再利用被动式热释电红外传感器对人体发射的红外线有特定的检测功能这一特性，充当台灯的开关并释放电荷，将释放的电荷接入台灯起到台灯的电源作用。在以上的基础之上，使用红外测距传感器高精度的检测头部到桌面的距离，超出规定范围会有语音提示，监督坐姿，保护视力。同时结合手机APP，APP的使用者可以随时随地了解到台灯使用者的情况。
关键词：红外传感技术；测量；智能化
一、设计简介
采用传统台灯技术与传感器技术相结合的新型模式，将传统的开关方式升级为人体感应开关，使家用台灯更加人性化、智能化。有别于普通台灯的是根据红外传感器测距这一功能矫正使用者的坐姿，在一定程度上可以预防近视。而且结合手机APP控制台灯并了解使用者的情况，APP的功能有工作模式，亮度调节，色温控制，定时开关并可以了解使用者的情况。
二、产品优势
相比于目前市场上的已稳定销售的台灯，本产品更加智能化、人性化。采用新颖的人体感应开关技术，并且热释电红外传感器释放出的电荷可以充当电源，从而达到了省电的目的。经过缜密考虑、客观分析市场并咨询指导老师，将台灯的功能升级到可矫正坐姿并根据周围环境自动调光，尽可能的降低近视率。随着电子产品及物联网的发展和普及，本设计将手机APP与本产品结合使用，给使用者最好的感知。
三、设计水平概述
在了解了当前台灯的使用率、市场上台灯的销售情况、台灯的功能等，我们提出基于传感器的智能台灯，改善传统台灯的开关形式，增加现代化的功能，科学有效的规范当代学生的坐姿，有效的防止近视，让学生们快乐健康的学习。项目拟中小学生及家长为调查对象，通过社区走访，发放线上线下调查问卷等多种调查形式，调查研究学生的台灯拥有及使用情况，包括使用时间、使用环境、使用原因及台灯的功能、控制方式、材质、使用过程中遇到的问题以及更倾向何种功能的台灯等，开拓并挖掘有利于项目进行的有利因素，最大程度化的发挥本产品的优势，让更多的人接受。
本项目主要研究光敏电阻控制电路的导通，热释电传感器感应人体释放的红外线充当开关以及释放的电荷充当电源，红外传感器测距，手机APP与台灯的结合使用。
四、项目实施的技术方案
本设计主要分为硬件和软件两个部分。硬件框图如图所示，主要有三个部分组成。
（1）传感器及信号处理部分：检测人体辐射红外信号及光强信号经过处理后变成可处理的数字信号。
（2）以89C51组成的中央处理单元：处理信号并发出控制命令。
（3）提醒电路及灯光控制电路 ：给出提醒信号并根据89C51给出的命令控制灯光。
.png)
主程序设计
主程序首先对单片机进行初始化，然后进入扫描程序，P2.0为低电平时，屏蔽红外传感器。当检测到P2.0脚有高电平信号时，启动红外传感器1进入工作状态并屏蔽掉光敏元件的工作状态。当红外传感器1信号时，LED灯开始由暗变亮并启动红外传感器进入工作状态。此时进入传感器2的工作状态，当传感器2检测有信号时，进入延时程序并蜂鸣器提示，当再次检测还有信号，灯灭掉，直至传感器未检测到信号，LED灯恢复到原来的亮度。主程序流程图如下图所示
将上述两种程序安装调试。研发一款手机APP，APP使用者可以了解到台灯使用者的学习时间，坐姿情况等，也可直接控制台灯的开关以及电量显示情况等。
.png)
五、关键技术分析
本研究项目对传统台灯进行创新，解决了传统台灯的家庭用电供电和电池供电的问题，创新性的研究出一种利用传感器释放出的电荷充当电源并可矫正坐姿的台灯。主要表现在以下几个方面：
（一）开关方式的创新
在传统的按钮，触摸等的开关方式及基础之上，我们采用热释电红外传感器对人体发射出的红外线有特殊识别功能这一特点，增加了人体感应开关。避免了离开后忘记关灯的问题，可以达到省电节能的效果。
（二）供电方式的创新
传统的台灯大多数都是通过家庭用电或者电池充当电源，本产品采用热释电红外传感器释放出的电荷充当电源，达到省电节能的目的的同时，也保证了使用者的安全，有效的避免了触电问题。
（三）光线调节的改进
在传统台灯手动调节光线的基础之上，我们利用热敏电阻检测周围环境光线的亮暗程度自动调节台灯的亮暗程度，可以让光线更加的适合使用时的环境，最大程度的让使用者有良好的感知，并且可以有效的保护视力。
（四）使用功能的创新
在传统台灯的闹钟、播放音乐等娱乐性的功能的基础之上，我们利用红外传感器测距这一功能，测量人与桌面的距离矫正坐姿，有效的防止近视。
六、技术提升
目前，在国内市场上MCS-51系列占据着主流地位，与其兼容的产品应用最广，应用开发的公司也最多，其中之一就是Atmel生产的AT89系列单片机。结合作息时间控制系统的要求、成本的因素以及单片机性能，本次设计选用ATMEL公司的AT89C51单片机。但是此单片机的稳定性需要提高，我们需要使此单片机的稳定性进一步提高；此外，利用被动式热释电红外传感器对人体发射的红外线有特定的检测功能这特性，充当台灯的开关并释放电荷，将释放的电荷接入台灯起到台灯的电源作用这一技术还不太成熟，需要我们在以后的攻关方面做更多的技术提升。
参考文献：
[1]Naser, Humood A. ”Assessment and management of heavy metal pollution in the marine environment of the Arabian Gulf: a review.” Marine pollution bulletin 72.1 (2013): 6-13.
[2]do Sul, Juliana A. Ivar, and Monica F. Costa. ”The present and future of microplastic pollution in the marine environment.” Environmental pollution 185 (2014): 352-364.
[3]朱珊莹,陈幼平,张冈.光谱吸收型光纤一氧化碳传感器[J].仪表技术与传感器,2010(09):5-7.
[4]王换换,王晓荣,刘超.工业在线气体检测仪的设计与实现[J].电子技术应用,2018,44(1).
作者简介:
王润来，男，2000.10.11，汉，河北省衡水市，本科，华北理工大学，063210，电气工程及其自动化。
矫芸竹，女，2000. 10.10 吉林省通化市，本科，石家庄铁道大学，050043，法学。
刘桐君，男，1999.7.23，河北省衡水市，本科，石家庄铁道大学，050043，机械设计制造及其自动化。