基于MSP430单片机的智能护眼灯设计

２０１４年第１期　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　ｌ科技与创新　基于ＭＳＰ４３０单片机的智能护眼灯设计　杨立生．殷　浩，陈曦　（正德职业技术学院，　江苏南京２１１１０６）　摘要：智能护眼灯以ＭＳＰ４３０Ｆ１４９为核心，通过中央处理器对亮度和人体距离等环境采集，实现护眼灯的照明亮度实　时控制和环境数据显示功能。灯珠采用高亮白光ＬＥＤ，恒流驱动，无频闪，不伤害眼睛，保护视力。采用光传感器采集　光照强度和人体热释红外传感器检测人与灯的距离，根据光照强度和人体距离控制灯珠亮度。　关键词：护眼灯；ＭＳＰ４３０Ｆ１４９；光传感器；红外传感器　中图分类号：ＴＰ２７３　文献标识码：Ａ　文章编号：２０９５－－６８３５（２０１４）０１－－００１１－－０２　现在市场上台灯使用的发光体常为普通荧光管或ＬＥＤ，灯　光亮度不能随环境变化自动调节，存在光线过弱或过强的弊端，　长时间使用会导致人眼疲劳，影响视力。即使是护眼台灯，其　亮度调节只有手动方式，并且档位有限，给使用者带来很大的　不便。另外，一般台灯发光部分为单一灯管或数颗ＬＥＤ集中发　光，投光后，比如手和笔，不可避免地对光线有所遮挡，从而　形成暗影区，影响办公写字。针对以上情况，设计了一款集护　眼、无影和高效为一体的护眼台灯，以填补市场空缺。　基于ＭＳＰ４３０单片机的智能护眼灯系统结构图如图１所示，　包含单片机ＭＳＰ４３０Ｆ１４９、人体感应模块、温度检测模块、超　声波感应模块、光线检测模块、灯光控制模块和显示模块。其　中，人体感应模块采用红外检测传感器检测是否有人在灯的附　近：如果附近有人，灯光变亮；如果附近没有人，灯光则变暗　或灭掉。光线检测模块采用光敏传感器采集光线的亮暗，然后　控制灯光的亮暗。超声波感应模块检测台灯与人体的距离，根　［基金项目］江苏省大学生实践创新（编号：２０１３１２９２１００９Ｙ）　据距离的远近自动调节光线的亮暗。温度检测模块采用温度传　感器检测当前的温度，提示灯前的人注意保暖。显示模块采用　液晶模式显示当前检测的温度、距离等信息，便于灯前工作的　人了解当前的情况。　１人体感应模块　—÷Ｉ　＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝　—　光线检测模块Ｉ　＝＝＝＝＝＝＝　Ｉ　ＭＳＰ４３　ｌ匝受　匦　——　一　困　１　智能台灯检测模块设计　１：１人体感应模块　人体感应模块采用人体热释红外传感器检测是否有人在灯　的附近，经过信号放大模块ｂｉｓｓ００１，放大后传送到单片机进行　处理：如果检测到有人在台灯附近，并且单片机采集到外界亮　品质量检验的准确性。如果考虑到检验方法的适当性，奶制品的　钙含量在１‰，可采用原子吸收分光广度计进行检验，方便、易　操作且误差小。③不断地提高操作人员的操作熟练度，避免操作　失误发生，减少因操作或判断失误造成的产品质量检验结果误　差。例如对于含钙量较高的一些产品的检验，如果采用较为简单　的原子吸收分光广度计，将会有较大的误差，严重影响产品质量　配制、使用等几个方面进行。要不断完善各环节的操作，规范　产品质量检验的操作流程，确保产品检验的顺利实施，提高产　品质量检验的准确性；要不断提高操作人员的综合能力，提高　操作人员的操作水平；要不断拓展产品质量检验的方式、方法，　尽量减少产品质量检验的人为影响因素，确保产品质量检验的　准确、公正，使消费者能够放心地选择、使用产品。　参考文献　［１］孔令呜．论食品检验准确Ｉ陛提高的控制因素［Ｊ］．科学与财　富，２０１２（２７）：２７４．　［２］赵艳玲．论食品检验准确性提高的控制因素［Ｊ］．今日科苑，　２００９（１２）：５４．　检验的结果。此外，操作人员的滴定速度、操作习惯等也会导致　产品质量检验结果的偏差。因此，操作技术的严格把控对于产品　质量检验结果的准确性具有重要的意义。　６结束语　产品质量检验的准确性对于消费者权益的维护至关重要，　特别是食品类产品的质量检验关系着人们的身体健康和生命安　全。因此，对于产品质量检验的准确性必须严格控制。综上所　述，产品质量检验的控制主要从取样，仪器校对、操作，试剂　［３］韩子民＿论食品检验准确性提高的控制因素［Ｊ］，科学与财　富，２０１３（１０）：８６．　［编辑：白洁］　Ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　Ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｆ　Ｐｒｏｄｕｃｔ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ　Ａｃｃｕｒａｃｙ　Ｌｉ　Ｘｉａｎｇｌｉａｎ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｒｏｄｕｃｔ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｔｏ　ｅｎｓｕｒｉｎｇ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｐｒｏｄｕｃｔ　ｑｕａｌｉｙ　ｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ，ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｓａｍｐｌｅ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｒｅａｇｅｎｔｓ，ｓｔｏｒａｇｅ，ｐｒｏｄｕｃｔ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｆｏｒ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ，ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒｓ　ｈａｖｅ　ａ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｉｍｐａｃｔ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｌｅｖｅｌ　ｏｆ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｑｕａｌｉｙ　ｔｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ，ｗｅ　ｍｕｓｔ　ｓｔａｒｔ　ｆｒｏｍ　ａｌｌ　ａｓｐｅｃｔｓ　ｏｆ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｔｅｓｔｉｎｇ，ａｎｄ　ｃｏｎｓｔｎｔａｌｙ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｈｅｔ　ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ　ｌｅｖｅｌ　ｏｆ　ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ　Ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ　ｎｄ　ａｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ　ｃａｐａｃｉｙｔ，ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｒｅｌｅｖａｎｔ　ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔｓ　ｏｒ　ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ　ｔｏ　ｍｏｎｉｔｏｒ　ｔｈｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ，ＳＯ　ａｓ　ｔｏ　ｅｎｓｒｅ　ｕｐｒｏｄｕｃｔ　ｑｕａｌｉｙｔ　ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ　ａｃｃｕｒａｃｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｒｏｄｕｃｔ　ｑｕａｌｉｙ；ｄｅｔｔｅｃｔｉｏｎ；ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ；ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ｆａｃｔｏｒｓ　科技与创新ｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　度较低，人与单片机距离较小且稳定时，台灯会自动点亮；如　果检测到没有人，台灯会自动关闭。其原理图如图２所示，其　中ＫＰ５００ｂ为红外传感器，ｂｉｓｓ００１为模拟信号放大元件。　２０１４年第１期　单片机显示，提示灯前人注意环境温度的变化。该器件的主要特　性包括：５０　Ａ功耗、９～１２ｂ可编程分辨率、０．１　ｐ．Ａ关机电流模　式、整个温度范围内出色的稳定性和－－４０一＋１２５℃的广泛工作温　度范围。该器件还允许使用８个不同地址，以实现接口总线设计　的高灵活性，电路中Ａ０，Ａ１，Ａ２接地用于决定芯片的器件地址。　温度传感器ＴＭＰ２７５可直接输出数字信号，无须对采样信号作信　号调理和信号的模数转换，可以直接传输给单片机信号处理系　统，测温精度±０．５℃。ＴＭＰ２７５两线串行接口（引脚ＳＤＬ，ＳＤＡ）　与Ｉ２Ｃ总线接口兼容，可直接与其相连。　２智能台灯　医动和显示模块设计　Ｆ１４９将外部数据混合处理后得到灯光强度，发送给灯光控　制模块ＭＳＰ４３０Ｇ２５５３，由它产生ＰＷＭ波，通过ＣＡＴ４１０４驱　动ＬＥＤ。在外界情况无任何改变时，该芯片将进入睡眠模式（如　图２人体感应模块原理图　图４　ｏ　１．２超声波测距模块　该模块与人体感应模块共同作用，在判断灯前人与灯的距　离的同时，自动调结灯光的亮度，提醒灯前人保持好视距，注　意用眼睛健康。基本原理（如图３）：经发射器发射出长约６　ｍｍ，　频率为４０ｋＨｚ的超声波信号。此信号被物体反射回来，由接收　头接收。接收头实质上是一种压电效应的换能器。它接收到信　号后产生毫伏级的微弱电压信号，由单片机Ｕ１产生４０　ｋＨｚ的　方波，直接驱动ＣＤ４０４９芯片，后面的ＣＤ４０４９则对４０ｋＨｚ频　率信号进行调理，使超声波传感器产生谐振。超声波在固体中　传播速度最快，在气体中传播速度最慢，而且声速Ｃ与温度有　关。如果环境温度变化显著，必须考虑温度补偿问题。空气中　声速（Ｃ）与温度ｆ　的关系可以表示为：　ｃ：３３１．４ｘ　丽≈３３１．４＋０．６０７Ｔ（ｍ／ｓ）．　在片内，ＴＭＰ２７５不仅用于显示温度，还用于补偿产生波　测距的距离。　ＣＡＴ４１０４提供了４个匹配的低压差电流吸收器来驱动高亮　度，ＬＥＤ串１７５　ｍＡ每通道。ＬＥＤ通道的电流通过连接一个外　部电阻ＲＳＥＴ管脚，ＬＥＤ引脚兼容．高电压高达２５Ｖ，支持长　串ＬＥＤ的驱动。　田４环境温度检测模块原理图　通过Ｆ１４９ＭＣＵ将采集到的光照、温度、人体距离和时间　等信号综合处理后，发送给１２８６４液晶显示屏显示。让用户对　环境有一个量化的认识。　３结束语　本智能灯能够显示温度、人体与灯的距离和时间。在检测　到人体时，通过近距离检测，自动调节光线强度；未检到人体　时，处于低功耗模式，待机电流只有十几微安。符合当前对环　保低碳的要求。　参考文献　［１］沈建华，杨艳琴．ＭＳＰ４３０系列１６位超低功耗单片机原理　与实践［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社，２００８．　［２］杨立生，赵航．８０Ｃ５１Ｆ００５在微波治疗仪中的应用［Ｊ］．科　图３超声波测距模块原理图　１．３温度检测模块　技信息，２００９（２９）：９４．９５．　［编辑：吴珍］　该部分通过ＴＭＰ２７５采集温度数据，并通过Ｉ２Ｃ总线反馈给　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＭＳＰ４３０　Ｓｉｎｇｌｅ　Ｃｈｉｐ　Ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｌａｍｐ　ｔｈａｔ　Ｓｈｉｅｌｄ　ａｎ　Ｅｙｅ　Ｙａｎｇ　Ｌｉｓｈｅｎｇ．Ｙｉｎ　Ｈａｏ。Ｃｈｅｎ×ｉ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｔｈｅ　ｌａｍｐ　ｔｈａｔ　ｓｈｉｅｌｄ　ａｎ　ｅｙｅ　ｗｉｔｈ　ＭＳＰ４３０Ｆ１４９　ａｓ　ｔｈｅ　ｃｏｒｅ，ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｃｅｎｔｒａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ　ｏｆ　ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ　ａｎｄ　ｂｏｄｙ　ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ．ｔｈｅ　ｌａｍｐ　ｔｈａｔ　ｓｈｉｅｌｄ　ａｎ　ｅｙｅ　ｌｉｇｈｔｉｎｇ　ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ　ｏｆ　ｅａ１．ｒｔｉｍｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｄａｔａ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｌａｍｐ　ｂｅａｄ　ｂｙ　ｈｉｇｈｌｉｇｈｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｗｈｉｔｅ　ＬＥＤ，ｃｏｎｓｔａｎｔ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｄｒｉｖｅ，ｎｏ　ｓｔｒｏｂｏｓｃｏｐｉｃ，ｄｏｅｓ　ｎｏｔ　ｄａｍａｇｅ　ｔｈｅ　ｅｙｅｓ，ｐｒｏｔｅｃｔ　ｅｙｅｓｉｇｈｔ．Ｕｓｅ　ｌｉｇｈｔ　ｓｅｎｓｏｒｓ　ｔｏ　ｃｏｌｌｅｃｔ　ｌｉｇｈｔ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　ａｎｄ　ｈｕｍａｎ　ｐｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｓｅｎｓｏｒ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｉｓｔｎｃｅ　ｆａｒｏｍ　ｔｈｅ　１ａｍｐ．ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｌｉｇｈｔ　ｂｅａｄ　ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ　ｌｉｇｈｔ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｈｕｍａｎ　ｂｏｄｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｈｅ　１ａｍｐ　ｈａｔｔ　ｓｈｉｅｌｄ　ａｎ　ｅｙｅ；ＭＳＰ４３０Ｆ１４９；１ｉｇｈｔ　ｓｅｎｓｏｒ；ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｓｅｎｓｏｒ　－１２・