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1、智能视力保健台灯（毕业设计论文）摘要台灯是晚上办公、学习场所必不可少的照明工具。然而，普通的台灯光线强度 只有一种。当室环境光线的强弱改变时，台灯的光线强度不能改变，长期使用 会对视力产生不良的影响。因此，一种新型视力保健台灯应运而生，它采用触 摸开关控制，可在开灯后其亮度由暗逐渐变亮；关灯时亮度逐渐变暗，减小对 眼睛的刺激，延长灯泡的使用寿命；可检测环境光线强度，自动调整灯光亮度， 使眼睛不易疲劳，保护视力，并可手动调光，使用十分方便。电路主要由触摸 开关电路、同步触发电路、调光缓变电路、自动和手动调光电路、LED光源电路 组成。关键词：视力保健台灯；触摸开关控制；调光缓变电路；LED光源；
2、自动调光 电路AbstractTable lamps, night office, study site lighting tools is essential, however, the average light intensity is only one lamp. When the intensity of light changes in indoor environment, the lamps light intensity can not change the long-term use will have an adverse effect on visual acuity.
3、 Therefore, a new eye care lamps came into being, which uses touch-switch control, the brightness in the dark after the lights gradually brighten; lights gradually dimmed the brightness, reduce stimulation of the eyes, extend the use of light bulbs life; can detect ambient light intensity and automa
4、tically adjusts the light levels so that the eye is not easy fatigue, protect eyesight and can manually adjust light, easy to use. Circuit mainly by the touch switch circuit, synchronous starting circuit, dimming slowly varying circuits, automatic and manual dimming circuit, LED light source circuit
5、.Keywords:Eye care lamps;touch switch;dimmer slowly varying circuit ;LED light source; automatic dimming circuitry目录摘要IABSTRACTI第1章绪论11.1课题背景11.2立体目的和意义11.3技术指标与要求21.3.1技术指标21.3.2任务要求2本章小结2第2章方案论证32.1方案选择32.2方案框图4本章小结4第3章单元电路的设计53.1触摸开关电路设计53.1.1 CD4013双上升沿D触发器的引脚图与引脚功能53.1.2 CD4013双上升沿D触发器构成的单稳态电路工
6、作原理73.1.3 CD4013双上升沿D触发器构成的双稳态电路工作原理73.2整流稳压电路设计83.2.1整流桥的介绍83.2.2稳压二极管介绍93.3同步触发电路设计103.3.1单结管震荡电路113.4调光缓变电路设计123.4.1电容的选择123.5测光电路设计133.5.1光敏电阻的介绍143.6 LED光源电路设计153.6.1发光二极管介绍15本章小结16第4章整机电路的工作原理174.1整机电路的原理17本章小结17第5章电路的安装与调试与元器件的检测185.1整机电路安装步骤185.2电路的检测与调试195.2.1电路的检测195.2.2整机的调试195.3元件的检测205.
7、3.1电容器的检测205.3.2发光二极管与整流二极管的检测205.3.3三极管的检测215.3.4电阻器与电位器的检测21本章小结22结论23致24参考文献25附录1译文26附录2英文参考资料28附录3整机原理图32附录4元器件表33第1章绪论1.1课题背景随着经济水平的不断提高，视力健康问题已经成为人们关注的焦点，据 教育部发布的2009年学生体质健康监测结果公告显示，学生视力不良检出率 居高不下。其中，7至12岁小学生视力不良检出率为32.5%，初中生视力不 良检出率为59.4%，高中生视力不良检出率为77.3%。记者从各大医院眼科门 诊了解到，周末两天，前来就诊的病号特别多，更令人担忧
8、的是，“小病号” 呈逐年上升趋势。近视已成为威胁青少年学习、生活、参军乃至未来前途的 一大“杀手”。眼科专家分析认为，长期以来学生课业负担过重，不得不早起 晚睡，光线太强或太弱导致眼疲劳过度，是导致近视的主要原因，于是一种 新型视力保健台灯应运而生，这种台灯采用触摸开关控制，可在开灯后其亮 度由暗逐渐变亮；关灯时亮度逐渐变暗，减小对眼睛的刺激，可检测环境光 线强度，自动或手动调整灯光亮度，使眼睛不易疲劳，保护视力，使用十分 方便；同时由于使用LED （发光二极管）作为光源，使灯使用寿命大大延长， LED作为一种半导体器件耗电相当低，超低功耗（单管0.03-0.06瓦），电光 功率转换接近 10
9、0%。一般来说 LED的工作电压是 2-3.6V，工作电流是 0.02-0.03A ；这就是说，它消耗的电能不超过0.1W，样照明效果比传统光 源节能80%以上，不仅省钱同时也符合国家节能减排的要求，是未来社会照 明的一大趋势。1.2立体目的和意义光学专家王大衍院士警告：我们要重视光污染，要加强绿色照明，保护 眼睛免受强光的伤害、弱光下眼睛的过度疲劳。当前，因照明不善造成的青 少年近视患者越来越多。保护我们人类的“心灵之窗”已经成为一项重大工 程，LED视力保健台灯是利用光电转换器、触摸开关控制和调光原理，可与时 定量判别某一工作面的照明是否符合照度标准的要求。如果过亮或太暗，可根 据光线的强
10、度自动调节灯亮度，从而对人的视力进行保护。LED作为点光源， 是超级节能环保、超长寿命的新型绿色光源，与传统白炽灯、日光灯、相比 节能达80%以上，据有关专家与权威报道，LED光源不但节能环保而且不含汞、 铅与紫外线有害辐射，避免了对环境的二次污染，杜绝了因（荧光管节能灯、 日光灯）的过量电磁辐射等有害因素而诱发皮肤病、黑斑病、体功能紊乱等 疾病的发生。LED光源，自然纯净、节能环保、无任何辐射，是我国“十一 五”计划重点推广应用节能环保的新型光源之一。发光效率高，光线持续稳 定。无频闪、无眩光，无高频电磁辐射，这种节能灯泡对视力有极大的保护作用，尤其是对需要长期用眼的学生的视力有极大的保护作
11、用，能有效地预 防近视。1.3技术指标与要求1.3.1技术指标(1) 开灯后其亮度由暗逐渐变亮；关灯时亮度逐渐变暗；(2) 控制40个LED灯；(3) 自动调整灯光的亮度或可手动调光；(4) 渐亮与渐灭时间约5秒1秒；1.3.2任务要求(1) 电源电压220V；(2) 独立完成自己的设计，原理性的可以参考一些课外知识；(3) 力求做到电路简单可靠；(4) 要尽量增加电路的功能；(5) 通过对不同方案的比较，选择比较适合你的设计思路的方案；(6) 要尽量用应所学过的知识进行设计和分析；本章小结本章主要介绍了此次课题的背景、立体目的和意义、主要技术指标。从本 课题的技术指标来看，基本功能比较容易实
12、现，但仍就需要我们进一步学习和 巩固所学的专业知识，注重培养自己的动手能力和分析电路原理图的能力。第2章方案论证2.1方案选择方案一：根据课题要求触摸开关电路可采用分立元件来实现，若采用分 立元件实现，那么该电路将具有结构简单、电路构建方便、结构紧凑等特点， 但是分立元件电路必须考虑系统的可靠性和实用性，即电路是否可以长时间 运作。根据分立元件传统完善的设计方法，分立元件电路要长时间稳定的工 作，必须提高应用系统的可靠性，提高可靠性须选用质量高的元器件，设计 上留有余地，工艺严格把关，产品例行试验。因此势必造价高，所用元件多。方案二： 根据电路的设计要求，还可采用集成电路 CD4013来实现L
13、ED 视力保健台灯触摸开关电路的设计。视力保健台灯组成框图如图 2-1所示， 它主要由六部分组成：（1）整流稳压电路：将220v交流电转换成电路所需直流电，稳压电路 的性能决定电路的稳定性，是电路长时间工作的保障。（2）同步触发电路：通过电容上的充放电速度，来改变晶闸管触发相位 角，使得晶闸管的导通角不同，从而使LED灯泡的亮度也不同。同时，改变 可变电阻器的阻值或改变三极管的阻，即可改变容得充放电速度，达到调光 的目的。（3）调光缓变控制：通过电容的充放电，来控制三极管的截止和饱和， 使其阻随着三极管的截止和饱和改变，来控制LED灯泡渐亮渐灭。（4）测光电路：光敏电阻采集外界光线的强弱，来改
14、变电阻值大小，从 而达到自动调节灯泡亮暗的过程，同时可以保证当光线强度突然变化时，灯 泡的亮度不会突然变化。（5）触摸开关电路：触摸开关电路是由D触发器CD4013与其外围元件 组成的单稳态触发器和双稳态触发器构成，每触发一次金属片，触发器的输 出状态就翻转一次，控制晶闸管的导通、关断，从而控制了台灯的开关。（6）LED光源电路：依靠LED的发光特性提供照明所需亮度，照度应在 100Ix以上。通过两种方案的比较，考虑到电路的稳定性、可靠性、经济性和实用性， 可以看出集成电路更适合本次电路的设计。因此决定采用方案二实现此次电 路的设计，并且使用CD4013作为电路的触摸开关电路核心。2.2方案框
15、图图2-1视力保健台灯电路的方框图框图原理：电源接通后，当人体接触触摸开关时晶闸管导通，12v电压开始供 电，此时调光缓变电路开始动作，灯的亮度逐渐由暗变亮，同时测光电路检测 环境温度，自动调整灯光的亮度；还可根据个人喜好进行手动调光，不论调光 缓变、测光，还是手动调光都是由同步出发电路控制加在LED两端的电压来实 现的；当再次接触触摸开关时，12v电源停止供电，灯的亮度逐渐变暗。本章小结本章通过集成电路和分立元件电路的优缺点比较，确定了本次电路设计 方案，采用集成电路CD4013实现触摸开关功能。主要原因是：CD4013与其 外围电路具有功耗低、实用性强、开关速度快、抗干扰能力强、工作电压围 宽、成本低、质量可靠等优点。CD4013非常容易实现，脉冲的产生、整形、 变换，并且检测和控制也很便利。第3章单元电路的设计视力保健台灯电路由触摸开关电路、整流稳压电路、同步触发电路、调 光缓变电路、手动调光电路、测光电路、LED光源等组成。下面一一 介绍单 元电路的各个部分的功能与特点以与设计思路。3.1触摸开关电路设计触摸开关电路由CD4013、电容、电阻、触摸金属片等组成。其实际是 CD4013部的双D触发器与外围电路构成一个单稳态电路和一个双稳态电路实 现的，顾名思义触摸电路是整个电路的控制系统，担负着电路的开关作用。如图3-1触摸开关电路工作原理如下
