智能台灯毕业设计文献综述

关于“智能台灯的设计与开发”的文献综述 一、前言部分 毕业设计是大学四年最后一个阶段特别重要的一个作业,它能让我们将大学四年学习的课本知识联系到具体的应用当中去。它是对我们大学阶段所学知识的一次综合运用,不但能使我们各方面的知识系统化,而且使所学知识实践化。要求我们了解并掌握硬件知识,软件知识,培养我们独立分析解决实际问题的能力及创新能力,并锻炼我们调查研究,搜集资料、查阅资料及阅读中、外文文献的能力等,为以后独立工作贡献社会做大学期间最后的准备。 我选择的设计题目是智能台灯的设计与开发。随着智能化时代的到来,智能产品层出不穷,已逐步渗入到人们工作和生活的方方面面。当前,患有近视眼的人数越来越多,我国近视眼发病率尤其突出。由于没有正确使用台灯,当光线变得昏暗时忘记及时打开台灯,或者长时间在高亮度的台灯下工作,久而久之,都会对视力产生一定的影响。虽然市场上已出现了具有调亮功能概念的台灯,但其仍不具备成熟的自动调亮功能。本设计所制作的智能台灯具备手动和自动调节两种模式,同时还加入了人体检测功能,可实现人走灯灭。在保护视力的同时,也为节能环保做出了一份贡献。 二、主题部分 2.1传统台灯与智能台灯的区别 传统的台灯的功能比较单一,主要就是为了实现照明,既不节约也不环保。而智能灯的主要含义是除了智能灯体,还有一个手持智能控制设备,智能灯控制设备具备计算能力和网络联接能力,通过应用程序,功能可以不断扩展。智能灯的核心功能是控制、灯光效果、创作、分享、光与音乐互动、光提升健康和幸福。 2.2智能台灯的发展方向 2.2.1、走向以人为本的科学化照明 智能化灯将从纯粹的智能功能的发展转向更注重人的行为的智能灯控。以人的行为、视觉功效、视觉生理心理研究为基础,开发更具有科学含量的,以人为本的高效、舒适、健康的智能化照明。 2.2.2、满足个性化、层次化的照明 智能技术与灯光控制的结合使照明更进一步地满足不同个体、不同层次群体的照明需求,是使照明从满足一般人的需求到满足个体、个性需求的必不可少的技术手段。这也应该是智能灯的发展方向。 2.2.3、智能技术与新光源及新照明技术的结合,创造崭新的照明文化 智能技术和电子开关等新照明光源和照明技术的结合,将构筑崭新的照明技术平台,其应用领域从智能家居照明到智能化的城市照明,有无限广阔的前景,并且正在创造一种崭新的高技术和高科学思想含量的照明文化。智能化照明的出现是灯具市场的发展趋势。 2.3此款台灯的有关技术知识 本人设计的智能台灯涉及的主要内容有热释电红外传感器技术,PWM脉冲宽度调制技术,模—数转换技术,电子电路技术以及有关的编程知识。 2.3.1热释电红外传感器 它主要是由一种高热电系数的,如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件,并将两个探测元件以反极性串联,以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探 测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号,经装在探头内的场效应管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离,一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜,该透镜用透明塑料制成,将透镜的上、下两部分各分成若干等份,制成一种具有特殊光学系统的透镜,它和放大电路相配合,可将信号放大70分贝以上,这样就可以测出20米范围内人的行动。 菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理,在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”,以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时,人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”,这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入,从而强其能量幅度。 人体辐射的红外线中心波长为9~10--um,而探测元件的波长灵敏度在0.2~20--um范围内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口,这个滤光片可通过光的波长范围为7~10--um,正好适合于人体红外辐射的探测,而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收,这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。 2.3.2 PWM技术 随着电子技术的发展,出现了多种PWM技术,其中包括:相电压控制PWM、脉宽PWM法、随机PWM、SPWM法、线电压控制PWM等,而在镍氢电池智能充电器中采用的脉宽PWM法,它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM 波形,通过改变脉冲列的周期可以调频,改变脉冲的宽度或占空比可以调压,采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。可以通过调整PWM的周期、PWM 的占空比而达到控制充电电流的目的。 模拟信号的值可以连续变化,其时间和幅度的分辨率都没有限制。9V电池就是一种模拟器件,因为它的输出电压并不精确地等于9V,而是随时间发生变化,并可取任何实数值。与此类似,从电池吸收的电流也不限定在一组可能的取值范围之内。模拟信号与数字信号的区别在于后者的取值通常只能属于预先确定的可能取值集合之内,例如在{0V,5V}这一集合中取值。 模拟电压和电流可直接用来进行控制,如对汽车收音机的音量进行控制。在简单的模拟收音机中,音量旋钮被连接到一个可变电阻。拧动旋钮时,电阻值变大或变小;流经这个电阻的电流也随之增加或减少,从而改变了驱动扬声器的电流值,使音量相应变大或变小。与收音机一样,模拟电路的输出与输入成线性比例。 尽管模拟控制看起来可能直观而简单,但它并不总是非常经济或可行的。其中一点就是,模拟电路容易随时间漂移,因而难以调节。能够解决这个问题的精密模拟电路可能非常庞大、笨重(如老式的家庭立体声设备)和昂贵。模拟电路还有可能严重发热,其功耗相对于工作元件两端电压与电流的乘积成正比。模拟电路还可能对噪声很敏感,任何扰动或噪声都肯定会改变电流值的大小。 通过以数字方式控制模拟电路,可以大幅度降低系统的成本和功耗。此外,许多微控制器和DSP已经在芯片上包含了PWM控制器,这使数字控制的实现变得更加容易了。 2.3.3模—数转换 将模拟信号转换成数字信号,称为模数转换(简称a/d转换或adc,analog to digital converter),A/D转换的作用是将时间连续、幅值也连续的模拟量转换为时间离散、幅值也离散的数字信号,因此,A/D转换一般要经过取样、保持、量化及编码4个过程。在实际电路中,这些过程有的是合并进行的,例如,取样和保 持,量化和编码往往都是在转换过程中同时实现的。 三、总结部分 该智能台灯可将单片机技术与PWM调光技术模—数转换技术等相结合,实现台灯光强的调节。当人体在台灯感应范围内且环境光线较弱时,台灯会自动打开,且灯光亮度会随环境光线的改变而自动调节,一旦人体离开台灯感应范围后,即红外测距传感器检测不到人时,台灯将在1分钟后自动熄灯。该设计通过亮度的自动调节和人体检测控制台灯开关来达到绿色节能的效果。同时为了提高本设计的适用范围,还加入了手动控制模式,在该模式下,台灯亮度由按键调节,使得该台灯对部分特殊情况也具有较好的适应性。 四、参考文献 [1]颜重光,室内LED照明创新设计技术发展趋势[J].新材料产业,2014, [2]周志敏.集成稳压电源电路图集[M].北京:中国电力出版社,2007. [3]谢自美.电子线路设计一实验一测试[M].武汉:华中科技大学出版社,2000. [4]刘琳.智能绿色LED照明技术与应用分析[J].科技展望,2014,(07):67—70. [5]郑久云,韩志刚.罗胜钦.自光LED的应用与驱动[J].现代显示,2009, [6]张占松,蔡宜三.开关电源的原理与设计[M].电子工业出版社,2007. [7]张明勋.电力电子设备设计和应用[Z].北京:机械工业出版社,1990. [8]黎平.LED驱动电源研究[D].重庆:重庆大学硕士学位。2007. [9]陈雷,赵艳军.基于PT411 5的大功率LED恒流驱动的设计[J].灯与照明, [1O]陈元灯.LED制造技术与应用[M].北京:电子工业出版社,2007. [11]林俊伟.LED照明系统设计[D].深圳大学,2009:1-12. [12]黄鸿年.LED在绿色照明工程中的广泛应用[J].民营科技,2009. [13]吴仍茂.屠大维等.LED照明系统的光照均匀性设计EJ 3.光学技术,2009. [14]史光国.半导体发光二极管及固体照明[M].北京:科学出版社,2004. [15]Frank Marx.LED照明势在必行[J].电子技术,2006. [16]霍姆斯.电力电子变换器PWM技术原理与实践[M].人民邮电出版社,2010. [17]余小平.奚大顺.电子系统设计[M].北京:航空航天出版社,2007. [18]陈大华.绿色照明LED实用技术[M].北京:化学工业出版社,2009. [19]周景雷.新型多功能控制LED台灯[J].人民邮电出版社,2011.59-61 [20]郁有文,常健,程继红.传感器原理及工程应用(第三版)[M].西安:西安电子科技大学出版社,2008.