一种预防近视多功能台灯的设计

1、本科学生毕业论文（设计）题目(中 文):一种预防近视多功能台灯的设计(英 文):Design of multi-function desk lamp on Preventing myopia 姓 名学 号院 （系）专业、年级指导教师 湖南科技学院本科毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文（设计），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本科毕业论文

2、（设计）作者签名： 二一三年 月 日 毕业论文（设计）任务书课题名称：一种预防近视多功能台灯的设计学生姓名：系 别：专 业：指导教师： 湖南科技学院本科毕业论文（设计）任务书1、主题词、关键词： 热释电红外传感器，BISS0001，AT89C51，防近视台灯2、 毕业论文（设计）内容要求：1) 研究传感模块的检测方法；2) 传感模块具体感应实现方法；3) 传感与单片机控制系统的研究；4) 安全距离检测及报警系统的研究。5) 其它3、文献查阅指引：1）从学校图书馆网页上中国期刊网，检索相应关键词，查找相关资料；2）通过百度查找关键词，搜索相关资料；3）通过googol查找相关资料；4）查阅相关的

3、专业书籍。4、毕业论文（设计）进度安排：1）2012年11月：查找资料；2）2012年12月：写好开题报告；3）2013年1月2013年3月：设计硬件电路和编程；4）2013年3月2013年4月：实验研究；5）2013年5月上旬：完成毕业论文；6）2013年5月下旬：完成论文答辩。 教研室意见： 负责人签名： 注：本任务书一式三份，由指导教师填写，经教研室审批后一份下达给学生，一份交指导教师，一份留系里存档。湖南科技学院本科毕业论文（设计）开题报告书论文（设计）题目一种预防近视多功能台灯的设计作 者 姓 名曾婷婷所属系、专业、年级 电子工程系 电子信息工程专业 2009年级指导教师姓名、职称张

4、文昭 高级实验师预计字数10000开题日期2012.12.22选题的根据：1）说明本选题的理论、实际意义2）综述国内外有关本选题的研究动态和自己的见解 社会在不断进步，人类在不断追求，市场在不断变化，高科技应用含量决定着产品发展的新趋势和前景，智能化技术在电子产品领域的应用意义深远。随着电子产品的快速发展，家用电器也越来越偏向智能化，已经应用于实际中的有智能洗衣机，智能电饭锅，智能电磁炉等，而所用的智能化家用电器都用一个共同的特点，都是利用单片机作为中央控制单元。结合了单片机的智能家用电器和普通家用电器相比，功能上更强，使用更方便，安全可靠性也更高，最重要的是更节省电能，提高了家用电器的品质。

5、而作为学生，我们必须注重视力的保护，鉴于市场上的台灯没有充分的注重这方面的设计，导致很多学生出现视力问题。本研究创新性地实现了根据光强来自动调节台灯的亮度，并提醒读者矫正坐姿以及实现对看书时间的控制，为学生的学习生活带来了很大的帮助。在本研究性试验中，以80C51单片机和BISS0001为核心，设计出各个功能的模块，通过各个模块的共同作用实现预防近视的目的。 所以此课题是节省能源及可持续发展的一个重要研究方向，具有重要的实际意义。目前，国内外对预防近视多功能台灯及控制进行了一定的研究，并取得了一定的成果。如天津三星电子有限公司张雅婷，王炳强，李承基设计的智能台灯1，是一种利用人的移动信号和光信

6、号来代替开关的智能台灯，电路简单、灵敏度不高，达不到预防近视的要求。上海应用技术学院的殷杰、姚云、黄行俊、刘一椽设计的护眼台灯2，其组成部分是变压器整流电路、LED光源部分、控制部分。原理是光源部分采用直流驱动的LED，没有频闪，同时还带有疲劳调节电路和定时点灯模块电路，解决了现有普通台灯所用光源具有频闪及电磁辐射危害，不良习惯导致视力疲劳的问题，通过改善用眼环境，从而保护视力，但这只能达到光源的稳定性而没有提示报警系统，因此达不到理想状态无预防近视功能。此外人们对台灯控制也做了不少研究，如用语音模式、触摸式等，但这些智能台灯装置多为成品，不便于二次开发，另外价格过高，不适合在学生群中普及使用

7、。针对以上的研究情况，采用热释电红外传感器来检测人体信号，并用单片机智能化来控制台灯。另外对节省能源及可持续发展的思想在学生群中的推广有着重要的意义，且在家里作为一般的照明灯有着广阔的应用前景。人体感应模块按键电路89C51显示电路坐姿矫正模块报警电路台灯继电器电路温度检测电路 主要内容：设计并制作一种防近视台灯，主要是以BISS0001和单片机组成的红外传感控制电路。其特点是在有人时且外界光强较弱时能自动开灯，无人时关灯，节约能源；且能纠正坐姿，防止近视。1.主要研究内容： a. 研究传感模块的检测方法； b. 传感模块具体感应实现方法； c. 传感与单片机控制系统的研究； d. 安全距离检

8、测的研究； e. 报警系统的研究。2.创新点：a. 保护眼睛，提高效率,通过设置一段时间后，蜂鸣器报警提醒读者该适当地休息了。起到了保护读者眼睛，同时有效的提高了读书效率；b. 节约能源,当读者不小心在灯下睡着时，经过一段时间蜂鸣器报警提醒；c. 成本较低，工艺简单,本设计由集成电路外加一盏普通台灯组成，达到了制作简单，成本低的优点。3. 重点解决的问题： a. 传感器检测及信号处理的设计； b. 智能台灯控制系统的设计； c. 稳定电源电路的设计； d. 传感器安全距离检测装置的设计； e. 报警系统的设计。研究方法：1.理论推导法:利用所学的理论知识对本系统进行电路设计以及设计方案的选择。

9、2.仿真法:用Proteus对所设计出来的电路图进行仿真，调试，改进以便制板。3.实验法:应用设计出的样机进行智能台灯测试，直到达预期目标。完成期限和采取的主要措施：1.完成期限：（1）2012.11 发放网络调差问卷；（2）2012.12-2013.01 收集、整理资料书籍、文献；（3）2013.02-2013.03 整理资料，撰写论文，定好初稿；（4）2013.04 设计硬件电路和编程，制板，测试，论文修改；（5）2013.05 定稿，装订，答辩。2.主要措施:（1）通过有效途径查阅相关文献资料，引证参考已有的研究成果，确定论文研究主题。 （2）与指导老师和同学进行多层次多方面的交流探讨，

10、提炼观点，吸收建议。主要参考资料：1 张雅婷,王炳强,李承基.智能台灯P.中国专利:CN,2008-06-18.2 殷杰,姚云,黄行俊,刘一椽.护眼台灯P.中国专利:CN,2008-04-09.3 周景雷.新型多功能控制LED台灯J.电子技术，2011(05).4兀旦晖,张俊涛,赵晨飞,杨萍,李秦君,李霞,陈蓓.一种智能台灯.P.中国专利: CNU，2010-11-03.5 李朝青.单片机原理及接口技术.M.第3版.北京.航空航天大学出版社.2005.6 童诗白.模拟电子技术基础.M.第三版.北京.高等教育出版社.2003.7 闫军,庄乾章.热释电红外传感器的类别特性及应用.J.长春大学学报.

11、2004(06).8 位永辉,杨威.基于BISS0001的智能台灯设计J.电子元器件应用.2010(07).9 周功明,周陈琛.基于单片机AT89S51的智能台灯设计.J.绵阳师范学院学报.2010(08).10 彭丽静,宫世宽,李丽红.热释电红外传感器原理及应用J. 煤炭技术. 2005(03).指导教师意见：智能台灯的使用日益普遍，此研究对节约资源和可持续发展有着重要意义，并有一定的实用价值和推广价值；选题符合专业培养目标，有一定的学术意义。研究方案可行，有一定的创新性，同意开题。指导教师签名： 教研室意见：签 名： 年 月 日开 题 报 告 会 纪 要时间 2012-12-22地点3-7

12、07与会人员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）陈泽顺副教授张文昭高级实验师徐晓高级实验师刘爱林副教授刘志壮教授周玲讲师会议记录摘要：会议主持人：记 录 人：年 月 日指导小组意见负责人签名： 年 月 日系部 意 见负责人签名：年月日注：此表由学生本人填写，一式三份，一份留系里存档，指导老师和本人各保存一份湖南科技学院毕业论文（设计）中期检查表毕业论文（设计）题 目一种预防近视多功能台灯的设计学生姓名曾婷婷学 号3系 别电子工程系专 业电子信息工程指导教师张文昭检查日期2013-4-10指导教师检查情况记载及修改意见：第一次论文修改意见：1、研究的背景和意义 (本部分应阐述导

13、致近视的主要原因、预防近视的意义及预防可采取的措施。应写你的研究相关的东西)；2、国内外研究现状（引用别人观点等应用标注其出处，即从什么网站或什么期刊什么文章内的。本部分内容少了）；3、基本模块方框图（不科学）；4、LCD1602显示模块（无关内容太多）。第二次论文修改意见：1、传感器检测及信号处理模块(人体感应模块:功能?构成?工作原理?)；2、单片机和显示模块（简介要减少）；3、电路图不够清晰。第三次论文修改意见：1、 矫正坐姿模块（如何矫正坐姿？作为重点描述）；2、 光检测电路（光检测的目的是什么？）；3、报警电路（哪些情况下报警？）；4、温度检测电路（功能是什么？）。第四次论文修改意见

14、：摘要（该台灯系统由哪几部分构成？可以实现哪些功能？如何实现的？经实验测试效果如何？后面的内容应体现以上几个问题的回答上，且逻辑性要强，使人一看就知道你做了什么，怎么做的，做得怎样？）。签名： 注：此表用于指导教师在学生毕业论文（设计）初稿完成后对学生执行任务书情况进行中期检查时用，由指导教师填写。湖南科技学院毕业设计（论文）指导过程记录表毕业论文(设计)题目一种预防近视多功能台灯的设计学生姓名曾婷婷学号3专业班级电信0904指导教师张文昭职称高级实验师系（教研室）电子技术教研室指导过程记录指导内容记录(一) 收集资料书籍、文献。学 生 签 名： 2013年 1 月 12 日 指导教师签名：

15、2013年 1 月 12 日指导内容记录(二) 整理资料。学 生 签 名： 2013年 1月 30日 指导教师签名： 2013年 1 月30日指导内容记录（三)论文的构思及基本框架。学 生 签 名： 2013年 2月 19日 指导教师签名： 2013年 2月 19日指导内容记录(四)设计中的硬件开发方案程序设计思路的讨论学 生 签 名： 2013年 3月 8日 指导教师签名： 2013年 3月 8日指导过程记录指导内容记录(五) 撰写论文，定好初稿。学 生 签 名： 2013年 3月 22日 指导教师签名： 2013年 3月 22日指导内容记录(六) 中期检查，内容及结构的合理性。学 生 签

16、名： 2013年 4月 10日 指导教师签名： 2013年 4月 10日指导内容记录(七)论文内容修改。学 生 签 名： 2013年 4月23日 指导教师签名： 2013年 4月23日指导内容记录(八)论文格式修改。学 生 签 名： 2013年 5 月 5日 指导教师签名： 2013年 5 月 5日答辩小组组长意见(对情况是否属实做出意见)组长(签名)： 2013年 月 日注：本表与毕业论文一起装订存档。湖南科技学院本科毕业论文（设计）评审表论文题目一种预防近视多功能台灯的设计作者姓名曾婷婷所属系、专业、年级电子工程 系 电子信息工程 专业 2009年级指导教师姓名、职称张文昭（高级实验师）字

17、 数10000定稿日期2013.5.8中文摘要 随着人们学习和工作负担的加重，不得不在台灯下熬夜加班加点，因用眼过度而导致了越来越多人眼睛近视。 本研究设计并实现了一款防近视多功能台灯，该台灯系统由单片机控制模块、坐姿矫正模块、人体感应模块、温度检测电路、按键电路、显示电路、报警电路、继电器电路和台灯构成。系统以AT89C51单片机为核心，利用单片机的定时功能，提示人们用眼时间，提醒人们休息眼睛，防止用眼过度，坐姿矫正模块用于调整人眼离书本的距离，进而起到预防近视的作用。人体感应模块和继电器电路实现人离灯灭、人近开灯的功能以达到节约用电的目的。系统还能实现实时时钟和室温检测的功能。经实验测试，

18、此系统能达到预期的效果。关键词（3-5个）热释电红外传感器，BISS0001，AT89C51，防近视台灯英文摘要With the increasing load of peoples learning and work, they have to stay up late to work overtime under the table. It leads to more and more people eye myopia to use excessively eyes.This study designed a multifunctional myopia-preventing desk

19、lamp, the desk lamp system consists of a single chip microcomputer module, a posture correction module, body induction module, the temperature detection circuit, key circuit, display circuit, alarm circuit, relay circuit and desk lamp.the system is based on the AT89S51 single-chip computer, using mi

20、croprocessor regular function to remind people of the eye using time and rest the eyes, to prevent the excessive use of eyes. The prevent and correct sitting position module can control the distance from books, which have the effect of preventing myopia.The human body induction module and relay circ

21、uit can realize the aim of saving electricity that when people far away from it, it turns off , otherwise it turn on. the system can achieve the function of Real time clock and room temperature detection. After test, the system can achieve the expected results.关键词(3-5个)Pyroelectric infrared sensor,

22、BISS0001, AT89C51, Myopia preventing desk lamp指导教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分指导教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运

23、用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左

24、右。5实评总分 成绩等级 指导教师评审意见： 指导教师签名： 说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100分记为优秀，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格。评阅教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分评阅教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当，难易度适中

25、；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明；论据充分；条理清

26、晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左右。5实评总分 成绩等级 评阅教师评审意见： 评阅教师签名： 说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100分记为优秀，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格。湖南科技学院本科毕业论文（设计）答辩记录表论文题目一种预防近视多功能台灯的设计作者姓名曾婷婷所属系、专业、年级电子工程系 电子信息工程专业 2009年级指导教师姓名、职称张文昭（高级实验师）答 辩 会 纪 要时间2013-5-1

27、8地点3-707答辩小组成员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）陈泽顺副教授张文昭高级实验师徐晓高级实验师刘爱林副教授刘志壮教授周玲讲师答辩中提出的主要问题及回答的简要情况记录：会议主持人：记 录 人：年 月 日答辩小组意见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年 月 日系学位委员会意见评语：论文（设计）最终评定等级：负责人（签名）： 系部（公章） 年月 日校学位委员会意见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年月 日目 录绪论11 防近视台灯控制系统的总体设计32 硬件电路设计42.1 系统总体方案42.2 系统硬件的基本组成42.3 各模块的设计与功能实现52.3.1 主控器

28、模块52.3.2 坐姿矫正模块52.3.3 人体感应模块92.3.4 按键电路112.3.5 报警电路122.3.6 继电器电路122.3.7 温度检测电路132.3.8 显示电路143 系统的软件设计153.1 系统主程序流程图153.2 按键子程序163.3 定时程序的设计17结论19参考文献20附录A:21附录B:22附录C:23致 谢25插图索引图1-1 设计流程图3图2-1 防近视台灯的基本模块方框图4图2-2 热释电红外传感器内部电路6图2-3 热释电红外传感器实物图7图2-4 BISS0001引脚图7图2-5 可重复触发工作方式波形图8图2-6 不可重复触发工作方式波形图8图2-

29、7 坐姿矫正模块电路图9图2-8 人体感应模块电路图10图2-9 光敏电阻外型图10图2-10 光检测电路图11图2-11 信号处理电路图11图2-12 按键电路图12图2-13 报警电路图12图2-14 继电器电路图13图2-15 DS18B20电路图13图2-16 LCD1602液晶接口图14图3-1 主程序流程图15图3-2 按键子程序流程图16图3-3 独立按键程序图17图3-4 定时中断服务子程序流程图18附图1 预防近视多功能台灯系统原理图(一)21附图2 预防近视多功能台灯系统原理图(二)21附图3 系统Protues仿真图22附图4 预防近视多功能台灯系统实物图(一)23附图5

30、 预防近视多功能台灯系统实物图(二)23附图6 预防近视多功能台灯系统实物图(三)24附图7 预防近视多功能台灯系统实物图(四)24一种预防近视多功能台灯的设计摘 要随着人们学习和工作负担的加重，不得不在台灯下熬夜加班加点，因用眼过度而导致了越来越多人眼睛近视。 本研究设计并实现了一款防近视多功能台灯，该台灯系统由单片机控制模块、坐姿矫正模块、人体感应模块、温度检测电路、按键电路、显示电路、报警电路、继电器电路和台灯构成。系统以AT89C51单片机为核心，利用单片机的定时功能，提示人们用眼时间，提醒人们休息眼睛，防止用眼过度，坐姿矫正模块用于调整人眼离书本的距离，进而起到预防近视的作用。人体感

31、应模块和继电器电路实现人离灯灭、人近开灯的功能以达到节约用电的目的。系统还能实现实时时钟和室温检测的功能。经实验测试，此系统能达到预期的效果。 关键词：热释电红外传感器，BISS0001，AT89C51，防近视台灯 Design of multi-function desk lamp on Preventing myopia AbstractWith the increasing load of peoples learning and work, they have to stay up late to work overtime under the table. It leads to m

32、ore and more people eye myopia to use excessively eyes.This study designed a multifunctional myopia-preventing desk lamp, the desk lamp system consists of a single chip microcomputer module, a posture correction module, body induction module, the temperature detection circuit, key circuit, display c

33、ircuit, alarm circuit, relay circuit and desk lamp.the system is based on the AT89S51 single-chip computer, using microprocessor regular function to remind people of the eye using time and rest the eyes, to prevent the excessive use of eyes. The prevent and correct sitting position module can contro

34、l the distance from books, which have the effect of preventing myopia.The human body induction module and relay circuit can realize the aim of saving electricity that when people far away from it, it turns off , otherwise it turn on. the system can achieve the function of Real time clock and room te

35、mperature detection. After test, the system can achieve the expected results. Key words: Pyroelectric infrared sensor, BISS0001, AT89C51,Myopia preventing desk lamp绪论研究的背景和意义 当代学生由于面对很大的学习压力，课业繁重，因此避免不了夜晚学习，因此就要用到台灯。如果长时间在台灯下看书则必然导致视力下降，现在国内的学生有很多都戴上了眼镜，这个问题亟待解决。而且如果学生在台灯下睡着了，若灯还亮着则必然导致能源损失，同时也影响了学生

36、的学习。针对以上问题，研究设计预防近视的台灯是很有必要的，具有实际意义。此外，此课题的研究对节省能源及可持续发展也有着重要意义国内外研究现状目前，国内外对预防近视多功能台灯及控制进行了一定的研究，并取得了一定的成果。如天津三星电子有限公司张雅婷，王炳强，李承基设计的智能台灯1，是一种利用人的移动信号和光信号来代替开关的智能台灯，电路简单、灵敏度不高，达不到预防近视的要求。上海应用技术学院的殷杰、姚云、黄行俊、刘一椽设计的护眼台灯2，其组成部分是变压器整流电路、LED光源部分、控制部分。原理是光源部分采用直流驱动的LED，没有频闪，同时还带有疲劳调节电路和定时点灯模块电路，解决了现有普通台灯所用

37、光源具有频闪及电磁辐射危害，不良习惯导致视力疲劳的问题，通过改善用眼环境，从而保护视力，但这只能达到光源的稳定性而没有提示报警系统，因此达不到理想状态无预防近视功能。 菏泽学院机电工程系周景雷设计的一种新型多功能控制LED台灯3，是由红外线控制与人们是否进入其工作区域对应的台灯的开启或关闭,来节省人们开启或关掉台灯的时间;由光线强度自动调节来调节光线的强弱适合人们不同的需要;由人工开关控制总电源。电路简单、灵敏度不高，无智能效果达不到预防近视的要求。陕西科技大学兀旦晖、张俊涛、赵晨飞、杨萍、李秦君、李霞、陈蓓设计了一种智能台灯4,其主要组成部分包括电源模块、与电源模块相连的单片机、连接在单片机

38、的输入端的检测电路以及连接在单片机的输出端的处理电路,所述检测电路包括热敏电阻和两个探测距离不等的热释电红外传感器,所述处理电路包括报警电路和灯光控制电路,如此智能控制台灯的开启、关闭以及灯光的强弱,结构简单,节约能源,使人类的生活更加便捷,但未达到预防近视的效果。此外人们对台灯控制也做了不少研究，如用语音模式、触摸式等，但这些智能台灯装置多为成品，不便于二次开发，另外价格过高，不适合在学生群中普及使用。针对以上的研究情况，采用热释电红外传感器来检测人体信号，并用单片机智能化来控制台灯。另外对节省能源及可持续发展的思想在学生群中的推广有着重要的意义，且在家里作为一般的照明灯有着广阔的应用前景。

39、以上各种研究都有其优缺点，为此，设计了“预防近视多功能台灯”。本设计创新性地实现了根据光强来自动调节台灯的亮度，并提醒读者矫正坐姿以及实现对看书时间的控制，为学生的学习生活带来了很大的帮助。在本研究性试验中，以AT89C51单片机和BISS0001为核心，设计出8个模块分别是，单片机控制模块、坐姿矫正模块、人体感应模块、温度检测电路、按键电路、显示电路、报警电路、继电器电路。通过这8个模块的共同作用实现节能、纠正坐姿、预防近视的目的。课题研究的目的和主要内容(1)主要研究目的设计并制作一种防近视台灯，主要是以BISS0001和单片机组成的红外传感控制电路。其特点是在有人时且外界光强较弱时能自动

40、开灯，无人时关灯，节约能源；且能纠正坐姿，防止近视。(2)主要研究内容a. 研究传感模块的检测方法；b. 传感模块具体感应实现方法；c. 传感与单片机控制系统的研究；d. 安全距离检测的研究；e. 报警系统的研究。1 防近视台灯控制系统的总体设计本系统制作的主要设计源泉来源于生活，因此创新之处也在于处理生活中一些比较常见的问题，主要是以红外热释电处理芯片BISS0001和单片机组成的红外传感控制电路。其原理是：以人体红外辐射（波长为9.5um）为传感信号，当人体在台灯的范围内且环境光强较弱时，自动感应开灯，省去黑夜摸灯的麻烦；当人离开台灯传感器检测范围，自动感应关灯。另外当人身体太靠近桌面时，

41、台灯自动感应，蜂鸣器发出警报，警告纠正坐姿，同时灯光控制电路控制灯光变暗，若在一定时间内未离开桌面则自动熄灭，当纠正好坐姿则消除警报，灯光变亮。其特点是自动开关灯，节约能源；且能纠正坐姿，防止近视。设计流程如图1：防近视台灯方案确定实验测试软件设计硬件设计调试系统整合调试元器件的选择图1-1设计流程图2 硬件电路设计2.1 系统总体方案系统可以划分为控制部分和信号检测部分。信号检测部分包括：人体感应模块、坐姿矫正模块、按键电路、温度检测电路。控制部分包括：单片机控制模块、显示电路、报警电路、继电器电路。基本模块框图如下图所示。 89C51按键电路人体感应模块显示电路坐姿矫正模块报警电路台灯继电

42、器电路温度检测电路图2-1防近视台灯的基本模块方框图2.2 系统硬件的基本组成本设计是一个关于光、电一体的综合设计，在设计中运用了检测技术、自动控制技术和电子技术。系统可分为传感器检测部分和智能控制部分。传感器检测部分：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。传感器检测部分包括4个单元电路：人体感应模块、坐姿矫正模块、按键电路、温度检测电路。智能控制部分：系统中控制器件根据由传感器变换输出的电信号进行逻辑判断，控制继电器、液晶显示，完成了防近视台灯控制和显示各状态等各项任务。控制部分包括4个主要单元电路：单片机控制模块、继电器电路、显示电路、报警电路。 2.3 各模块的设

43、计与功能实现2.3.1 主控器模块主控器主要用于定时、各个传感器信号的接收和辨认、控制台灯的亮和灭以及各个模块的控制等。方案一：采用FPGA（现场可编程门列阵）作为系统的控制器。FPGA可以实现各种复杂的逻辑功能，规模大，密度高，它将所有器件集成在一块芯片上，减小了体积，提高了稳定性，并且可应用EDA软件仿真、调试，易于进行功能扩展。FPGA采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模实时系统的控制核心。由检测模块输出的信号并行输入FPGA，FPGA通过程序设计控制水泵做出相应的动作，但由于本设计对数据处理的速度要求不高，FPGA的高速处理的优势得不到充分体现，并且由于其集成度

44、高，使其成本偏高，同时由于芯片的引脚较多，实物硬件电路板布线复杂，加重了电路设计和实际焊接的工作5。方案二：采用ATMEL公司的AT89C51作为系统控制器的CPU方案。单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且由于其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点，使其在各个领域应用广泛5。基于以上分析拟订方案二。在本设计中，我们采用了AT89C51单片机对六个单元模块进行监测和控制，这样提高了系统的工作效率，同时减少了外围设备。单片机接收从传感器检测电路输入的逻辑信号和脉冲信号，并将输入的信号进行处理运算，以控制电流或控制电压的形式输出给被控制的单元电路，

45、完成各项任务要求。单片机AT89C51外接显示电路、温度检测电路、人体感应模块、坐姿矫正模块、按键电路、继电器电路、显示电路、报警电路。其中人体感应模块、坐姿矫正模块、温度检测电路、按键电路是信号输入，继电器电路、显示电路、报警电路是信号输出。2.3.2 坐姿矫正模块该模块是由热释电红外传感器、信号处理电路、芯片BISS0001、延时调节电路和灵敏度调节电路构成。其功能是矫正坐姿和防近视。坐姿矫正模块主要利用的是热释电红外传感器，去感应判断实现其矫正坐姿和防近视功能。热释电红外传感器本身采集到的信号是很微弱的，感应的范围也很小，在它正面加上一个菲涅尔透镜以后，它的信号采集范围可以增大到10米左

46、右。本次设计对热释电红外传感器的性能要求比较高，它采集回来的信号将直接影响灯光控制电路和报警电路的控制行为。首先，这种传感器要对人体发出的红外线感应很灵敏，而对其他的小动物发出的红外线不起作用。其次，是能够感应较远距离的红外信号，这就需要借助于菲涅尔透镜的聚焦作用。现介绍热释电红外传感器的构成、工作原理以及坐姿矫正模块电路。2.3.2.1 热释电红外传感器内部电路及工作原理热释电红外传感器的作用是检测人或某些动物发射的红外线并转换成电信号输出。热释电红外传感器内部由光学滤镜、场效应管、传感器（热释电元件)、偏置电阻、EMI电容等元器件组成，其内部电路如图2-2 所示。光学滤镜的主要作用是只允许

47、波长在10m左右的红外线(人体发出的红外线波长)通过，而将灯光、太阳光及其他辐射滤掉，以抑制外界的干扰。 红外感应源通常由两个串联或者并联的热释电元件组成，这两个热释电元件的电极相反，环境背景辐射对两个热释电元件几乎具有相同的作用，使其产生的热释电效 应相互抵消，输出信号接近为零7。一旦有人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元件接收，由于角度不同，两片热释电元件接收到的热量不同，热释电能量也不同，不能完全抵消，经处理电路处理后输出控制信号。 图2-2 热释电红外传感器内部电路图2-3 热释电红外传感器实物图2.3.2.2 BISS0001芯片简介 BISS0001是一款高

48、性能的被动式热释电红外线传感信号处理器，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，引脚图如下图所示：图2-4 BISS0001引脚图工作原理：可重复触发工作方式下的波形在Vc=“0”、A=“0”期间，信号Vs不能触发Vo为有效状态。在Vc=“1”、A=“1”时，Vs可重复触发Vo为有效状态，并可促使Vo在Tx周期内一直保持有效状态。 在Tx时间内，只要Vs发生上跳变，则Vo将从Vs上跳变时刻起继续延长一个Tx周期；若Vs保持为“1”状态，则Vo一直保持有效状态；若Vs保持为“0”状态，则在Tx周期结束后Vo恢复为无效状态，并且，同样在

49、封锁时间Ti时间内，任何Vs的变化都不能触发Vo为有效状态。TiTiTxTxVLVH图2-5 可重复触发工作方式波形图不可重复触发工作方式下的波形在Vc=“0”时，在Tx时间内任何V2的变化都被忽略，直至Tx时间结束，即所谓不可重复触发工作方式。当Tx时间结束时，Vo下跳回低电平，同时启动封锁时间定时器而进入封锁周期Ti。在Ti时间内，任何V2的变化都不能使Vo跳变为有效状态（高电平）,可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。TiTxTxTiVHVL图2-6 不可重复触发工作方式波形图2.3.2.3 坐姿矫正模块工作原理在电路设计部分中，单片机在本次防近视台灯设计中的主要控制单元，主要控制电路灯光，控制电路是在单片机的控制下工作。热释电红外传感器在设计中起着重要的作用，图2-7是由热释电红外传感器、光检测电路、信号处理电路、芯片BISS0001、延时调节电路和灵敏度调节电路。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。图2-7坐姿矫正模块电路图此图出自深圳市福强电子科技有限公司 工作原