DIY創(chuàng )意家庭：實(shí)現LED臺燈的智能化，提供軟硬件解決方案的設計細節

一、設計摘要

按需照明一直是照明科技領(lǐng)域最求的最佳形式。在臺燈為千萬(wàn)人的生活帶來(lái)便利的同時(shí)，相應問(wèn)題也一一出現，如不離開(kāi)時(shí)忘記關(guān)燈、燈光亮度不可調等，這些都導致了嚴重的電能浪費。而此時(shí)，LED綠色照明理念正以一種前所未有的趨勢席卷全球。在這種背景下，基于微控制器和環(huán)境光線(xiàn)傳感器的全自動(dòng)控制LED照明臺燈應運而生。本臺燈以CYPRESS PSoC3為控制核心，輸出PWM信號控制LED驅動(dòng)器控制和調節LED臺燈，通過(guò)光線(xiàn)傳感器采集的環(huán)境光線(xiàn)強度和利用超聲波測得的用戶(hù)使用距離綜合決定PWM波的占空比，從而實(shí)現了智能控制LED臺燈的亮度以及臺燈開(kāi)啟熄滅的功能。

本設計最終實(shí)現了人走燈滅和智能LED照明亮度調節兩大功能，從而實(shí)現了按需照明的理念，達到經(jīng)濟節能、環(huán)保綠色無(wú)污染的目的。本設計最終完成的作品完全到達市場(chǎng)應用需求，必將有助于推動(dòng)當前所全球倡導的“綠色、低碳、智能生活”理念。

二、創(chuàng )新點(diǎn)

人走燈滅

作為本設計的智能控制之一，實(shí)現了“人走燈滅”的功能，這是本設計的兩大創(chuàng )新點(diǎn)之一。這就為那些擁有不良使用臺燈習慣的用戶(hù)解決了一個(gè)很大的問(wèn)題。即使他們離開(kāi)時(shí)忘記關(guān)燈，本臺燈也會(huì )智能識別，然后自動(dòng)將LED亮度調到最低，進(jìn)入睡眠低功耗模式，達到了節能的目的。

根據環(huán)境光線(xiàn)強弱自動(dòng)調節LED亮度

能夠在維持用戶(hù)視野內光線(xiàn)強度穩定的基礎上，根據環(huán)境的光線(xiàn)強弱來(lái)智能的改變LED自身的發(fā)光強度：當外界環(huán)境光線(xiàn)強時(shí)，減弱LED亮度，達到進(jìn)一步節能的目的；當外界環(huán)境光線(xiàn)弱時(shí)，自動(dòng)增加LED發(fā)光強度，保持用戶(hù)使用視野的光強恒定，保障用戶(hù)正常學(xué)習工作。這又是本設計的另一個(gè)重大創(chuàng )新點(diǎn)。

另外，本臺燈的用戶(hù)使用視野光強和自動(dòng)開(kāi)啟/關(guān)閉距離均可通過(guò)按鍵進(jìn)行設置，設置的具體光強和臺燈使用距離均在1602的LCD屏上實(shí)時(shí)顯示，從而使本臺燈的設計和使用更加人性化。

三、系統框圖

整個(gè)設計由220V交流市電提供電源，經(jīng)AC/DC電源轉換器轉換后得到5V/2A的LED臺燈供電和控制系統電壓，分別給LED驅動(dòng)電路和PSoC3以及各個(gè)傳感器供電。

PSoC3的ADC通過(guò)采集環(huán)境光線(xiàn)傳感器輸出得到環(huán)境光線(xiàn)強度，據此改變輸出的PWM信號占空比，PWM的輸出控制后級的LED驅動(dòng)器調節LED臺燈亮度；

另一方面，超聲波測距為MCU智能控制LED開(kāi)啟/關(guān)閉提供可靠依據（當用戶(hù)距臺燈一定距離時(shí)，實(shí)現臺燈自動(dòng)開(kāi)啟/關(guān)閉，以進(jìn)一步加強節能效果）。

用戶(hù)設置模塊用于完成用戶(hù)對臺燈自動(dòng)開(kāi)啟/關(guān)閉距離和照明光強的自定義設置。

1602液晶顯示模塊用于實(shí)時(shí)顯示用戶(hù)自定義設置的LED臺燈亮度（光強）和用戶(hù)使用距離值，以便于人機交互設置信息。

整個(gè)智能LED臺燈系統框圖設計如下，詳細流程參見(jiàn)技術(shù)原理和流程圖部分。

圖一、系統框圖