DIY創意家庭：實現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域最求的最佳形式。在臺燈為千萬人的生活帶來便利的同時，相應問題也一一出現，如不離開時忘記關燈、燈光亮度不可調等，這些都導致了嚴重的電能浪費。而此時，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，基于微控制器和環境光線傳感器的全自動控制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驅動器控制和調節LED臺燈，通過光線傳感器采集的環境光線強度和利用超聲波測得的用戶使用距離綜合決定PWM波的占空比，從而實現了智能控制LED臺燈的亮度以及臺燈開啟熄滅的功能。

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

二、創新點

人走燈滅

作為本設計的智能控制之一，實現了“人走燈滅”的功能，這是本設計的兩大創新點之一。這就為那些擁有不良使用臺燈習慣的用戶解決了一個很大的問題。即使他們離開時忘記關燈，本臺燈也會智能識別，然后自動將LED亮度調到最低，進入睡眠低功耗模式，達到了節能的目的。

根據環境光線強弱自動調節LED亮度

能夠在維持用戶視野內光線強度穩定的基礎上，根據環境的光線強弱來智能的改變LED自身的發光強度：當外界環境光線強時，減弱LED亮度，達到進一步節能的目的；當外界環境光線弱時，自動增加LED發光強度，保持用戶使用視野的光強恒定，保障用戶正常學習工作。這又是本設計的另一個重大創新點。

另外，本臺燈的用戶使用視野光強和自動開啟/關閉距離均可通過按鍵進行設置，設置的具體光強和臺燈使用距離均在1602的LCD屏上實時顯示，從而使本臺燈的設計和使用更加人性化。

三、系統框圖

整個設計由220V交流市電提供電源，經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驅動電路和PSoC3以及各個傳感器供電。

PSoC3的ADC通過采集環境光線傳感器輸出得到環境光線強度，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開啟/關閉提供可靠依據（當用戶距臺燈一定距離時，實現臺燈自動開啟/關閉，以進一步加強節能效果）。

用戶設置模塊用于完成用戶對臺燈自動開啟/關閉距離和照明光強的自定義設置。

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

整個智能LED臺燈系統框圖設計如下，詳細流程參見技術原理和流程圖部分。

圖一、系統框圖