研究智能电子调光台灯设计

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研究智能电子调光台灯设计

摘要：智能化已经成为当今发展的趋势，台灯作为生活的必需品，传统的台灯已经不能满

足人们的需求，所以设计了一种智能电子调光台灯。本系统以 ATMEGA2560 为主控单元，通

过PWM 控制可控硅模块，将外接交流 220V 电源转变为预定的电压值，控制 LED 灯发出不同

亮度，利用光敏传感器的输出量自动控制灯的亮度，利用超声波传感器检测人体与调光台的距

离，距离过近或久坐时，蜂鸣器将进行报警，当人离开调光台达到预定时间，调光台自动熄

灭，距离、调光台工作时间等信息在 LED1602 显示屏上实时显示。该系统可以实现保护人体

健康、节约能源的作用。

关键词:台灯;ATMEGA2560;可控硅模块;超声波传感器;LED1602;PWM 调光;

电子台灯是家居必用品，与人们的生活息息相关，特别是对于学生来说更是必不可缺的学

习工具。传统的台灯光型固定、功能单一，无法根据环境的改变来调节自身的亮度，这也是造

成近年来学生近视度普遍增高的一个因素。普通的台灯，对于节能减排方面，没有做出相应的

改变，已经无法满足当今时代对智能化的要求了，因此设计了一款基于 PWM 的智能电子调光

台灯，具有 8档调光功能，可以满足多种环境下的光照需求，适应性大大提升，同时可以实现

手动模式和自动模式的切换，更加灵活方便，方便不同的群体进行选择。对于学生而言，使用

台灯的时间较长，容易影响视力，而这款智能电子台灯的多档调光可以提供最佳的照明环境，

并且设计了久坐提醒的特殊功能，极具人性化，从而避免了学生用眼过度，降低患近视的概

率。

 1系统方案设计

本系统是采用 ATMEGA2560 单片机作为主控板，使用情景分为手动和自动两种模式。手

动模式下，通过物理按键，实现 8档亮度调节；自动模式下，选择光强度传感器进行环境光采

集，将采集到的信息传输到 ATMEGA2560 主控板的模拟输入口，经过运算处理，进而实现自

动调节台灯亮度的功能。利用超声波测距传感器，检测使用者与台灯之间的距离，判断人是否

离开，若未离开，依据预定的使用时间，通过蜂鸣器模块进行久坐提醒；若离开，则执行熄灭

命令。通过 LCD1602 显示模块，对学习时间、光照亮度等级、使用者与台灯的距离进行实时

显示，丰富系统功能，提高台灯智能化。系统设计框图如图 1所示[1,2,3,4,5,6]。

 2系统硬件分析

  2.1主控板的选择

  ArduinoMega2560 单片机其核心是ATMEGA2560。Mega2560 单片机的工作性能十分出

众，并且自身带有很多的引脚，具有 54 路数字的输入输出(其中有16 个可以作为 PWM 输

出)，16 路模拟输入，4路UART 接口，一个 16MHz 晶体振荡器，USB 口，电源插座，ICSP

header 和一个复位按钮非常适合需要大量引脚的设计。相比于C51，STM32 单片机，Arduino

Mega2560 的编译环境更加简单、方便，各种功能的调用也是十分便捷，特别是 AD 转

换。ArduinoMega2560 可以直接通过模拟输入口将模拟量以数字量显示出来，而 C51 需要做外

部拓展才可以使用 AD 转换。ArduinoMega2560 可以满足系统的功能要求，适合作为本次设计

的主控芯片。

图1系统设计框图

  2.2光敏电阻模块

本系统采用光敏电阻模块，利用其阻值会随着外界光照强度的增大而减小的特性，进行环

境光采集。

将光敏电阻与主控板的模拟输入口相连，通过 AD 转换，将光照强度这个模拟量以数字量

的形式显示出来。在设计时，使用光敏电阻测量出在白天正常情况下以及在晚上黑暗状态下外

界光照强度的数值，利用 AD 转换得到一个光照强度数字量的变化区间，然后将这个区间分成

八等份，每一个小区间代表一个亮度档位。

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摘要：

研究智能电子调光台灯设计摘要：智能化已经成为当今发展的趋势，台灯作为生活的必需品，传统的台灯已经不能满足人们的需求，所以设计了一种智能电子调光台灯。本系统以ATMEGA2560为主控单元，通过PWM控制可控硅模块，将外接交流220V电源转变为预定的电压值，控制LED灯发出不同亮度，利用光敏传感器的输出量自动控制灯的亮度，利用超声波传感器检测人体与调光台的距离，距离过近或久坐时，蜂鸣器将进行报警，当人离开调光台达到预定时间，调光台自动熄灭，距离、调光台工作时间等信息在LED1602显示屏上实时显示。该系统可以实现保护人体健康、节约能源的作用。关键词:台灯; ATMEGA2560...

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