加一點(diǎn)點(diǎn)智能，節(jié)能型人體隨動(dòng)射燈的完整設(shè)計(jì)方案

一、項(xiàng)目概述

1.1 引言

該裝置基于EVK1105平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)一定區(qū)域內(nèi)的人體進(jìn)行檢測(cè)定位，施以光照，并可以跟隨人體的移動(dòng)自動(dòng)調(diào)整光束方向，跟隨照射。

模型設(shè)計(jì)為，在一個(gè)房間的天花板處安裝此系統(tǒng)，當(dāng)一個(gè)人進(jìn)入房間時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)識(shí)別有人進(jìn)入房間，led射燈打開(kāi)并照亮人所在位置（及其周邊一定區(qū)域）；當(dāng)人在房間里移動(dòng)時(shí)，位于系統(tǒng)云臺(tái)上射燈發(fā)射的燈光會(huì)跟隨人體運(yùn)動(dòng)。

由于準(zhǔn)確確定了光線的需求范圍，將光線集中在了需要的位置（或一定范圍），故可將非必要照明區(qū)域的光線節(jié)省下來(lái)，達(dá)到環(huán)保節(jié)能的效果。同時(shí)，提供光束的led射燈也是相當(dāng)節(jié)能的產(chǎn)品，功耗遠(yuǎn)低于白熾燈或普通照明燈。

1.2 項(xiàng)目背景/選題動(dòng)機(jī)

在劇場(chǎng)的舞臺(tái)上，當(dāng)有單獨(dú)的演員上臺(tái)時(shí)，往往不需要開(kāi)啟全場(chǎng)所有的燈光，而有工作人員控制射燈，單獨(dú)照亮演員及其周?chē)鷧^(qū)域。這樣不僅具有獨(dú)特的舞臺(tái)效果，而且也節(jié)省了大量燈光功耗。

故而我們聯(lián)想到在很多場(chǎng)合，完全的光照并不是必須的，我們可以直接確定那些需要光照的區(qū)域，避免多余的光照。

我們的系統(tǒng)可能的拓展應(yīng)用有：

1、優(yōu)化舞臺(tái)上的跟隨射燈。由于裝置為自動(dòng)檢測(cè)反應(yīng)，自動(dòng)移動(dòng)跟隨，使投光更加迅速準(zhǔn)確，同時(shí)節(jié)省人力。

2、區(qū)域巡邏檢查。如在 存放貴重貨品商店或倉(cāng)庫(kù)，監(jiān)獄安全巡邏區(qū)域，若安裝 了該裝置，當(dāng)在一定區(qū)域探測(cè)到有人出現(xiàn)時(shí)，則裝置對(duì)目標(biāo)人體檢測(cè)定位并施以光照，還可跟隨其移動(dòng)進(jìn)行照射，同時(shí)也可連接報(bào)警、攝像等裝置。

3、照相機(jī)，攝像機(jī)在拍攝取像時(shí)，拍攝目標(biāo)物（這里是人體）的光線可能較弱或不足，這時(shí)可以安裝該裝置，檢測(cè)拍攝物（人體為默認(rèn)拍攝主體）的位置和方向，有針對(duì)性地對(duì)該方向施以補(bǔ)充光照（可以用光束照射或者用閃光）。既達(dá)到光照效果，又節(jié)省電池電量。

二、需求分析

2.1 功能要求

1，當(dāng)有人進(jìn)入房間時(shí)，云臺(tái)上的LED射燈自動(dòng)打開(kāi)；

2，人體運(yùn)動(dòng)時(shí)，LED射燈燈光跟隨人體運(yùn)動(dòng)；

3（拓展）：將攝像頭的視頻信號(hào)通過(guò)EVK1105的以太網(wǎng)模塊傳到遠(yuǎn)處的計(jì)算機(jī)屏幕上，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

2.2 性能要求

1，云臺(tái)能自動(dòng)跟隨人的運(yùn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)；

2，LED射燈的燈光要足夠亮，光照的距離應(yīng)足夠遠(yuǎn)；

3，熱釋電模塊的感應(yīng)區(qū)域應(yīng)該足夠遠(yuǎn)；

4，攝像頭捕捉到的圖像應(yīng)足夠清晰以至于能確定人的位置。

三、方案設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)原理

通過(guò)熱釋電感應(yīng)，經(jīng)過(guò)芯片處理，輸出高電平接入單片機(jī)；單片機(jī)控制IO口打開(kāi)LED射燈，攝像頭對(duì)人體進(jìn)行精確定位；人體移動(dòng)攝像頭和熱釋電再對(duì)人體進(jìn)行定位，單片機(jī)再控制IO口輸出調(diào)節(jié)舵機(jī)和電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)使燈光跟隨人體。

3.2 硬件平臺(tái)選用及資源配置

單片機(jī)平臺(tái)選用EVK1105平臺(tái)，攝像頭，云臺(tái)，熱釋電，LED射燈

系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

3.3系統(tǒng)軟件架構(gòu)

以C語(yǔ)言為編程語(yǔ)言。首先完延時(shí)函數(shù)、信號(hào)接收函數(shù)、信號(hào)發(fā)射函數(shù)等最基本的子函數(shù)；然后通過(guò)對(duì)最基本子函數(shù)的調(diào)用實(shí)現(xiàn)熱釋電傳感器控制函數(shù)、攝像頭傳感器控制函數(shù)、云臺(tái)電機(jī)控制函數(shù)以及射燈開(kāi)關(guān)控制函數(shù)——四個(gè)軟件模塊；最后通過(guò)在主函數(shù)上對(duì)各級(jí)子函數(shù)的合理調(diào)用實(shí)現(xiàn)并完善目標(biāo)功能。

3.4 系統(tǒng)軟件流程

程序運(yùn)行流程圖

系統(tǒng)初始化之后，對(duì)狀態(tài)進(jìn)行判斷，若沒(méi)檢測(cè)到人，則一直處于檢測(cè)狀態(tài)；若檢測(cè)到有人，則單片機(jī)控制IO口打開(kāi)開(kāi)關(guān)使得LED射燈發(fā)光照射到人體，攝像頭開(kāi)始捕捉人體位置信息，并進(jìn)行定位；當(dāng)人體移動(dòng)時(shí)，單片機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)熱釋電和攝像頭傳回來(lái)的信號(hào)進(jìn)行處理，對(duì)人體重新進(jìn)行定位，并且控制云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)使射燈跟隨人體運(yùn)動(dòng)；當(dāng)人體再移動(dòng)，便繼續(xù)“人體移動(dòng)----數(shù)據(jù)處理---轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)”這個(gè)循環(huán)過(guò)程。

3.5 系統(tǒng)預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)結(jié)果

基本：當(dāng)有人進(jìn)入房間時(shí)，LED射燈打開(kāi)照射人體；當(dāng)人體運(yùn)動(dòng)時(shí)，LED射燈的燈光跟隨人體運(yùn)動(dòng)。

拓展：通過(guò)以太網(wǎng)遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)，另操作人員通過(guò)觀看攝像頭的現(xiàn)場(chǎng)視頻，實(shí)時(shí)操控?cái)z像頭和燈光投射方向。