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[摘 要]当前我国的学生之中普遍存在近视的问题，据相关资料显示，我国学生的近视发病率高达世界第二，而导致我国学生近视的根源主要涉及错误的坐姿、不科学的用光、眼睛疲劳等，其中照明不良的问题是不可忽视的重要因素，为了保护我国学生的用眼健康，要关注学生的日常学习照明用灯，应当设计和采用性能优良的LED学生护眼台灯，以较好地保护学生的视力，保持学生的用眼健康。
[关键词]LED学生护眼台灯；设计；实现
中图分类号：TM923.44 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）06-0310-01
基于当前我国学生的近视率居高不下的现状，要关注和重视学生的用眼健康问题，目前普遍采用的学生台灯是普通白炽灯、卤素台灯、荧光灯，这些相对传统的台灯对于学生而言，存在较为严重的频闪现象，其中内含的紫外线、红外线对于学生的眼睛有较大的损害和影响。为此，要以我国的“国家绿色照明工程”为契机，设计和推广使用新一代的LED学生护眼台灯，更好地保护学生的眼睛，促进学生的用眼健康。接下来笔者就来谈谈LED学生护眼台灯的设计与实现，希望能起到抛砖引玉的作用。
一、LED學生护眼台灯的设计原理
LED学生护眼台灯是利用其光亮检测装置，实现对外界环境的光强的检测和传输，由MCU处理器对采集的光亮度值进行评判，并通过对输出电压的调节方式，以实现对LED学生护眼台灯的亮度的调节。同时，LED学生护眼台灯利用测距模块，实现对特定参考点的距离的量测，通过MCU处理器来判定其是否超出预设的参考距离，并决定是否应当报警。另外，在时间处理函数的模块之下，可以实时记录LED学生护眼台灯的时间，可以在用户长时间工作的状态下自动发出报警，甚至自动关闭台灯。
具体来说，LED台灯的光亮检测用于对外部光照强度的检测，时钟模块用于准确的定时；检测传感模块用于对学生与参考点的距离变动的检测，以纠正学生错误的坐姿；报警模块则对超出限定条件的情形进行预警；处理器则用于对系统实现整体控制。
二、LED学生护眼台灯的设计与实现
LED学生护眼台灯具有较为广阔的发展前景，这是由其自身的使用优点而决定的：（1）无频闪、无眩光、亮度均匀而自然，可以达到保健护眼的效果。（2）环保无污染，没有紫外线、红外线及热辐射的影响和干扰。（3）具有极强的节能效果，其耗电仅仅是传统台灯的1/10。（4）经久耐用，可以在日常使用的条件下达到10年的寿命周期。（5）可以做为应急处理的良好学习用具，可以在停电之后继续照明长达10个小时，较好地满足学生的学习使用需求。（6）具有外观小巧、美观的特点，极易受到学生的喜爱和欢迎。
1、超声波测距模块的设计与实现
在LED学生护眼台灯的超声波测距模块之中，采用时间检测的方法，由主控制芯片发射出40kHz的脉冲信号，当脉冲信号遭遇到障碍之后即行返回，由超声波接收模块接收，在脉冲信号发射与接收出现时间差值的过程中，可以对障碍物和超声波发出点的位距离进行精准的计算，计算公式为：脉冲信号时间差值的一半与超声波在空气中的床波速度相乘，获得的乘积结果即为障碍物与超声波发出点的位距离。
超声波测距模块包括有发射、接收、放大、检波及其他辅助电路，在脉冲信号发射与接收相分离的模块设计之下，可以使脉冲信号的发射与接收不相重叠，还可以较好地避免超声波在物体表面反射时造成的各种损失及干扰现象，以极大地增强该系统模块的稳定可靠度。
2、光亮检测模块的设计与实现
LED学生护眼台灯的光亮检测模块的设计原理为：利用光敏感材料如：光敏电阻、光敏二极管、光电三极管、硅光电池等，感知光线强度的变化状态。通常来说，因为光敏二极管对于外部环境的光强最为敏感，并且具有良好的方向性，为此，通常选用光敏二极管作为光亮检测的材料，以较好地检测外部环境的亮度和光强，并敏锐地感知固定方向的光源。
3、电位器模块的设计与实现
在LED学生护眼台灯的模块设计之中，要设计相应的电位器模块，利用不同的元件实现相应的功能，具体来说，电位器作为分压器的功能，主要是利用电位器手柄的滑动，实现对输出电压的相应变化和输出调节；电位器作为变阻器的功能，则在一定的行程范围内获取连续变化的电阻值。为了满足学生在学习过程中的个人用眼习惯，通常采用变阻电位器的方式，实现以地人眼光感的调节和变化，以较好地保护学生的用眼健康。
4、软件控制部分的设计与实现
在LED学生护眼台灯的软件控制部分之中，要全面考虑软件控制部分的设计原则，要使LED学生护眼台灯的软件系统具有可靠性及健壮性，能够被测试和修改，并且容易理解、具有较高的效率性。具体来说，可靠性是指软件系统能够在测试阶段避免出现故障的性能；健壮性是指软件系统能够对规范之外的输入进行判定，并加以合理的处置；软件系统还要能够采用科学的方法和技术进行设计，能够对所有的数据集合进行全面的检验，并在功能达标的条件下，程序运行时间最短、占用存储容量最小，达到最高的应用效率。
总体来说，LED学生护眼台灯的软件控制系统要具有高内聚低耦合性，也即：由专业性、关联性强的代码执行单一化的任务，具有高内聚的特点；还要使软件系统自成体系且相互独立。整个设计思路主要是采用模块化的科学设计思想，分别对各个模块进行调试、然后再采用各模块的程序在线联调的方法，使LED学生护眼台灯具有良好的使用功能。
参考文献
[1] LED台灯完整解决方案[J].电子产品世界.2010（Z1）.
[2] 台灯相关专利简介[J].陶梅.中国照明电器.2010（04）.
[3] 台灯电磁波辐射的消除[J].廖传东.家用电器.2008（01）.
[4] LED学生护眼台灯[J].黄伟.现代营销（创富信息版）.2008（02）.
[5] 恒流源LED触摸台灯的设计[J].彭劲松，文利群.山西电子技术.2007（02）.
[6] 从“护眼台灯”谈起[J].陈超中.光源与照明.2007（03）.
[7] 台灯的设计[J].刘建安.中国照明电器.2004（01）.
[关键词]LED学生护眼台灯；设计；实现
中图分类号：TM923.44 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）06-0310-01
基于当前我国学生的近视率居高不下的现状，要关注和重视学生的用眼健康问题，目前普遍采用的学生台灯是普通白炽灯、卤素台灯、荧光灯，这些相对传统的台灯对于学生而言，存在较为严重的频闪现象，其中内含的紫外线、红外线对于学生的眼睛有较大的损害和影响。为此，要以我国的“国家绿色照明工程”为契机，设计和推广使用新一代的LED学生护眼台灯，更好地保护学生的眼睛，促进学生的用眼健康。接下来笔者就来谈谈LED学生护眼台灯的设计与实现，希望能起到抛砖引玉的作用。
一、LED學生护眼台灯的设计原理
LED学生护眼台灯是利用其光亮检测装置，实现对外界环境的光强的检测和传输，由MCU处理器对采集的光亮度值进行评判，并通过对输出电压的调节方式，以实现对LED学生护眼台灯的亮度的调节。同时，LED学生护眼台灯利用测距模块，实现对特定参考点的距离的量测，通过MCU处理器来判定其是否超出预设的参考距离，并决定是否应当报警。另外，在时间处理函数的模块之下，可以实时记录LED学生护眼台灯的时间，可以在用户长时间工作的状态下自动发出报警，甚至自动关闭台灯。
具体来说，LED台灯的光亮检测用于对外部光照强度的检测，时钟模块用于准确的定时；检测传感模块用于对学生与参考点的距离变动的检测，以纠正学生错误的坐姿；报警模块则对超出限定条件的情形进行预警；处理器则用于对系统实现整体控制。
二、LED学生护眼台灯的设计与实现
LED学生护眼台灯具有较为广阔的发展前景，这是由其自身的使用优点而决定的：（1）无频闪、无眩光、亮度均匀而自然，可以达到保健护眼的效果。（2）环保无污染，没有紫外线、红外线及热辐射的影响和干扰。（3）具有极强的节能效果，其耗电仅仅是传统台灯的1/10。（4）经久耐用，可以在日常使用的条件下达到10年的寿命周期。（5）可以做为应急处理的良好学习用具，可以在停电之后继续照明长达10个小时，较好地满足学生的学习使用需求。（6）具有外观小巧、美观的特点，极易受到学生的喜爱和欢迎。
1、超声波测距模块的设计与实现
在LED学生护眼台灯的超声波测距模块之中，采用时间检测的方法，由主控制芯片发射出40kHz的脉冲信号，当脉冲信号遭遇到障碍之后即行返回，由超声波接收模块接收，在脉冲信号发射与接收出现时间差值的过程中，可以对障碍物和超声波发出点的位距离进行精准的计算，计算公式为：脉冲信号时间差值的一半与超声波在空气中的床波速度相乘，获得的乘积结果即为障碍物与超声波发出点的位距离。
超声波测距模块包括有发射、接收、放大、检波及其他辅助电路，在脉冲信号发射与接收相分离的模块设计之下，可以使脉冲信号的发射与接收不相重叠，还可以较好地避免超声波在物体表面反射时造成的各种损失及干扰现象，以极大地增强该系统模块的稳定可靠度。
2、光亮检测模块的设计与实现
LED学生护眼台灯的光亮检测模块的设计原理为：利用光敏感材料如：光敏电阻、光敏二极管、光电三极管、硅光电池等，感知光线强度的变化状态。通常来说，因为光敏二极管对于外部环境的光强最为敏感，并且具有良好的方向性，为此，通常选用光敏二极管作为光亮检测的材料，以较好地检测外部环境的亮度和光强，并敏锐地感知固定方向的光源。
3、电位器模块的设计与实现
在LED学生护眼台灯的模块设计之中，要设计相应的电位器模块，利用不同的元件实现相应的功能，具体来说，电位器作为分压器的功能，主要是利用电位器手柄的滑动，实现对输出电压的相应变化和输出调节；电位器作为变阻器的功能，则在一定的行程范围内获取连续变化的电阻值。为了满足学生在学习过程中的个人用眼习惯，通常采用变阻电位器的方式，实现以地人眼光感的调节和变化，以较好地保护学生的用眼健康。
4、软件控制部分的设计与实现
在LED学生护眼台灯的软件控制部分之中，要全面考虑软件控制部分的设计原则，要使LED学生护眼台灯的软件系统具有可靠性及健壮性，能够被测试和修改，并且容易理解、具有较高的效率性。具体来说，可靠性是指软件系统能够在测试阶段避免出现故障的性能；健壮性是指软件系统能够对规范之外的输入进行判定，并加以合理的处置；软件系统还要能够采用科学的方法和技术进行设计，能够对所有的数据集合进行全面的检验，并在功能达标的条件下，程序运行时间最短、占用存储容量最小，达到最高的应用效率。
总体来说，LED学生护眼台灯的软件控制系统要具有高内聚低耦合性，也即：由专业性、关联性强的代码执行单一化的任务，具有高内聚的特点；还要使软件系统自成体系且相互独立。整个设计思路主要是采用模块化的科学设计思想，分别对各个模块进行调试、然后再采用各模块的程序在线联调的方法，使LED学生护眼台灯具有良好的使用功能。
参考文献
[1] LED台灯完整解决方案[J].电子产品世界.2010（Z1）.
[2] 台灯相关专利简介[J].陶梅.中国照明电器.2010（04）.
[3] 台灯电磁波辐射的消除[J].廖传东.家用电器.2008（01）.
[4] LED学生护眼台灯[J].黄伟.现代营销（创富信息版）.2008（02）.
[5] 恒流源LED触摸台灯的设计[J].彭劲松，文利群.山西电子技术.2007（02）.
[6] 从“护眼台灯”谈起[J].陈超中.光源与照明.2007（03）.
[7] 台灯的设计[J].刘建安.中国照明电器.2004（01）.