沈利娟开题报告

天津理工大学本科毕业设计开题报告

届：2011届 学院：自动化学院 专业： 测控技术与仪器 2011年 2月 24 日 毕业设计题目 学生姓名 指导教师 沈利娟 李玉宝 智能保健LED台灯 学号 职称 20070865 工程师 （报告内容包括课题的意义、国内外发展状况、本课题的研究内容、研究方法、研究手段、研究步骤以及参考文献资料等。） 1) 课题的研究意义 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。 2）国内外发展状况 台灯已是千家万户的必需生活用品，经常由于忘记关灯而造成巨大的能源浪费。当夜晚来临时，人们又摸黑去开灯，非常不方便。在这里设计了以人体红外辐射（ 波长为9.5um）传感控制电路。当人体在台灯的范围内且环境光强较弱时，自动感应开灯；当人体太靠近桌面时，台灯自动感应，警告纠正坐姿，若在一定时间内未离开桌面则自动熄灭。当人离开时则自动关灯，达到节约能源的目的。 LED照明具备如下特点：①白光LED作为半导体发光光源，相比传统的照明光源，其电能消耗仅相当于后者的20%左右；②使用寿命长达10万小时，是普通灯管的数十倍；③它可靠性好，维护成本低；④使用电压低，工作电压一般在5V以下，除了便携机器的液晶背光源，还可以用于野外照明，边远山区照明，矿工灯和水环境照明等；⑤开关时间短，响应时间最低可达到1微秒，一般灯具为几个毫秒（现用的光源响应时间200毫秒）；⑥环保，没有水银等有害废弃物，坚固不易破碎，减少废弃物对环境的污染；⑦LED灯不含红外和紫外的成分，没有辐射污染，且直流驱动，没有频闪，是保护视力的环保光源。随着LED的广泛使用和性能的提升，一场新的照明即将到来已成为人们的共识，那么这一期待的变革将给人们带来什么，这是开发LED应用产品和引导市场发展最关心的问题。LED更广泛的应用必将更体现LED的特性才会具有生命力。体现LED

诸多特点的场景化的整体照明系统必将是LED应用的重要发展方向之一，其最重要特征是利用LED实现场景照明的、预置和选择。以上几方面的内容都将成为其基本特征。为了实现场景化的LED整体照明系统，LED灯具的隐型化、艺术化、一体化将倍受关注。LED灯具与建筑和装饰材料的结合，以及艺术化LED灯具，将是LED应用的两个重要发展方向。 3）研究内容和方法 本系统从以下三个方面来考虑： 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。 主要是采用红外传感技术，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，同时，对孩子坐在台灯前学习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。 本系统主要由三部分组成： 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80C51组成的处理单元：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80C51给出的命令控制灯光 整个系统是以80C51控制下工作的。其工作过程为：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，省去了80C51处理过程。当环境光比较弱时，光敏电阻阻值变大，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。热释电红外传感器探测比较远的距离，当人体进入到传感器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，80C51启动灯光控制电路，使灯慢慢变亮。当环境光比校弱时，且人体过于靠近桌面，热释电红外传感器检测到信号，同时了在热释电红外传感器的控测范围内，信号处理电路同时向80C51发送信号，80C51处理信号根据优先级顺序，屏蔽掉热释电红外传感器的信号，启动延时电路，发出警报使人离开，若在设定的时间内未离开桌面，则启动灯光控制电路，使灯慢慢熄灭。当人体离开热释电红外传感器的控测范围且在热释电红外传感器的控测范围内时，灯光又慢慢变亮。

鉴于此，本毕业设计所要完成的任务目标是： （1） 设计台灯的信号检测部分 （2） 设计台灯的信号处理部分 （3） 设计台灯的主控制器部分 （4） 编写调试相关软件设计 （5） 实验平台的搭建 （6） 整机调试 4）参考文献 [1]胡烨， 姚鹏翼. Protel 99 SE 电路设计与仿真教程.北京：机械工业出版社， 2005 [2]强锡富．传感器[M]．北京：机械工业出版社，2004 [3]康华光.电子技术基础模拟部分.北京：高等教育出版社，1998 [4]康华光.电子技术基础数字部分.北京：高等教育出版社，1998 指导教师意见 本课题具有很好的实用性，LED照明也是当前照明领域的一个发展热点，具有较好的社会效益。该同学对设计的重点内容了解清晰，方案正确，可以开题。 签字： 年 月 日 天津理工大学教务处制表