加一點(diǎn)點(diǎn)智能，節能型人體隨動(dòng)射燈的完整設計方案

一、項目概述

1.1 引言

該裝置基于EVK1105平臺，可實(shí)現對一定區域內的人體進(jìn)行檢測定位，施以光照，并可以跟隨人體的移動(dòng)自動(dòng)調整光束方向，跟隨照射。

模型設計為，在一個(gè)房間的天花板處安裝此系統，當一個(gè)人進(jìn)入房間時(shí)，系統可以自動(dòng)識別有人進(jìn)入房間，led射燈打開(kāi)并照亮人所在位置（及其周邊一定區域）；當人在房間里移動(dòng)時(shí)，位于系統云臺上射燈發(fā)射的燈光會(huì )跟隨人體運動(dòng)。

由于準確確定了光線(xiàn)的需求范圍，將光線(xiàn)集中在了需要的位置（或一定范圍），故可將非必要照明區域的光線(xiàn)節省下來(lái)，達到環(huán)保節能的效果。同時(shí)，提供光束的led射燈也是相當節能的產(chǎn)品，功耗遠低于白熾燈或普通照明燈。

1.2 項目背景/選題動(dòng)機

在劇場(chǎng)的舞臺上，當有單獨的演員上臺時(shí)，往往不需要開(kāi)啟全場(chǎng)所有的燈光，而有工作人員控制射燈，單獨照亮演員及其周?chē)鷧^域。這樣不僅具有獨特的舞臺效果，而且也節省了大量燈光功耗。

故而我們聯(lián)想到在很多場(chǎng)合，完全的光照并不是必須的，我們可以直接確定那些需要光照的區域，避免多余的光照。

我們的系統可能的拓展應用有：

1、優(yōu)化舞臺上的跟隨射燈。由于裝置為自動(dòng)檢測反應，自動(dòng)移動(dòng)跟隨，使投光更加迅速準確，同時(shí)節省人力。

2、區域巡邏檢查。如在 存放貴重貨品商店或倉庫，監獄安全巡邏區域，若安裝 了該裝置，當在一定區域探測到有人出現時(shí)，則裝置對目標人體檢測定位并施以光照，還可跟隨其移動(dòng)進(jìn)行照射，同時(shí)也可連接報警、攝像等裝置。

3、照相機，攝像機在拍攝取像時(shí)，拍攝目標物（這里是人體）的光線(xiàn)可能較弱或不足，這時(shí)可以安裝該裝置，檢測拍攝物（人體為默認拍攝主體）的位置和方向，有針對性地對該方向施以補充光照（可以用光束照射或者用閃光）。既達到光照效果，又節省電池電量。

二、需求分析

2.1 功能要求

1，當有人進(jìn)入房間時(shí)，云臺上的LED射燈自動(dòng)打開(kāi)；

2，人體運動(dòng)時(shí)，LED射燈燈光跟隨人體運動(dòng)；

3（拓展）：將攝像頭的視頻信號通過(guò)EVK1105的以太網(wǎng)模塊傳到遠處的計算機屏幕上，實(shí)現遠程監控。

2.2 性能要求

1，云臺能自動(dòng)跟隨人的運動(dòng)而轉動(dòng)；

2，LED射燈的燈光要足夠亮，光照的距離應足夠遠；

3，熱釋電模塊的感應區域應該足夠遠；

4，攝像頭捕捉到的圖像應足夠清晰以至于能確定人的位置。

三、方案設計

3.1 系統功能實(shí)現原理

通過(guò)熱釋電感應，經(jīng)過(guò)芯片處理，輸出高電平接入單片機；單片機控制IO口打開(kāi)LED射燈，攝像頭對人體進(jìn)行精確定位；人體移動(dòng)攝像頭和熱釋電再對人體進(jìn)行定位，單片機再控制IO口輸出調節舵機和電機的轉動(dòng)，從而轉動(dòng)云臺使燈光跟隨人體。

3.2 硬件平臺選用及資源配置

單片機平臺選用EVK1105平臺，攝像頭，云臺，熱釋電，LED射燈

系統硬件結構框圖

3.3系統軟件架構

以C語(yǔ)言為編程語(yǔ)言。首先完延時(shí)函數、信號接收函數、信號發(fā)射函數等最基本的子函數；然后通過(guò)對最基本子函數的調用實(shí)現熱釋電傳感器控制函數、攝像頭傳感器控制函數、云臺電機控制函數以及射燈開(kāi)關(guān)控制函數——四個(gè)軟件模塊；最后通過(guò)在主函數上對各級子函數的合理調用實(shí)現并完善目標功能。

3.4 系統軟件流程

程序運行流程圖

系統初始化之后，對狀態(tài)進(jìn)行判斷，若沒(méi)檢測到人，則一直處于檢測狀態(tài)；若檢測到有人，則單片機控制IO口打開(kāi)開(kāi)關(guān)使得LED射燈發(fā)光照射到人體，攝像頭開(kāi)始捕捉人體位置信息，并進(jìn)行定位；當人體移動(dòng)時(shí)，單片機控制系統對熱釋電和攝像頭傳回來(lái)的信號進(jìn)行處理，對人體重新進(jìn)行定位，并且控制云臺轉動(dòng)使射燈跟隨人體運動(dòng)；當人體再移動(dòng)，便繼續“人體移動(dòng)----數據處理---轉動(dòng)云臺”這個(gè)循環(huán)過(guò)程。

3.5 系統預計實(shí)現結果

基本：當有人進(jìn)入房間時(shí)，LED射燈打開(kāi)照射人體；當人體運動(dòng)時(shí)，LED射燈的燈光跟隨人體運動(dòng)。

拓展：通過(guò)以太網(wǎng)遠程傳輸數據，另操作人員通過(guò)觀(guān)看攝像頭的現場(chǎng)視頻，實(shí)時(shí)操控攝像頭和燈光投射方向。