加一點點智能，節(jié)能型人體隨動射燈的完整設(shè)計方案

一、項目概述

1.1 引言

該裝置基于EVK1105平臺，可實現(xiàn)對一定區(qū)域內(nèi)的人體進行檢測定位，施以光照，并可以跟隨人體的移動自動調(diào)整光束方向，跟隨照射。

模型設(shè)計為，在一個房間的天花板處安裝此系統(tǒng)，當(dāng)一個人進入房間時，系統(tǒng)可以自動識別有人進入房間，led射燈打開并照亮人所在位置（及其周邊一定區(qū)域）；當(dāng)人在房間里移動時，位于系統(tǒng)云臺上射燈發(fā)射的燈光會跟隨人體運動。

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，達到環(huán)保節(jié)能的效果。同時，提供光束的led射燈也是相當(dāng)節(jié)能的產(chǎn)品，功耗遠低于白熾燈或普通照明燈。

1.2 項目背景/選題動機

在劇場的舞臺上，當(dāng)有單獨的演員上臺時，往往不需要開啟全場所有的燈光，而有工作人員控制射燈，單獨照亮演員及其周圍區(qū)域。這樣不僅具有獨特的舞臺效果，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)化舞臺上的跟隨射燈。由于裝置為自動檢測反應(yīng)，自動移動跟隨，使投光更加迅速準(zhǔn)確，同時節(jié)省人力。

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

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

二、需求分析

2.1 功能要求

1，當(dāng)有人進入房間時，云臺上的LED射燈自動打開；

2，人體運動時，LED射燈燈光跟隨人體運動；

3（拓展）：將攝像頭的視頻信號通過EVK1105的以太網(wǎng)模塊傳到遠處的計算機屏幕上，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

2.2 性能要求

1，云臺能自動跟隨人的運動而轉(zhuǎn)動；

2，LED射燈的燈光要足夠亮，光照的距離應(yīng)足夠遠；

3，熱釋電模塊的感應(yīng)區(qū)域應(yīng)該足夠遠；

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

3.1 系統(tǒng)功能實現(xiàn)原理

通過熱釋電感應(yīng)，經(jīng)過芯片處理，輸出高電平接入單片機；單片機控制IO口打開LED射燈，攝像頭對人體進行精確定位；人體移動攝像頭和熱釋電再對人體進行定位，單片機再控制IO口輸出調(diào)節(jié)舵機和電機的轉(zhuǎn)動，從而轉(zhuǎn)動云臺使燈光跟隨人體。

3.2 硬件平臺選用及資源配置

單片機平臺選用EVK1105平臺，攝像頭，云臺，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語言為編程語言。首先完延時函數(shù)、信號接收函數(shù)、信號發(fā)射函數(shù)等最基本的子函數(shù)；然后通過對最基本子函數(shù)的調(diào)用實現(xiàn)熱釋電傳感器控制函數(shù)、攝像頭傳感器控制函數(shù)、云臺電機控制函數(shù)以及射燈開關(guān)控制函數(shù)——四個軟件模塊；最后通過在主函數(shù)上對各級子函數(shù)的合理調(diào)用實現(xiàn)并完善目標(biāo)功能。

3.4 系統(tǒng)軟件流程

程序運行流程圖

系統(tǒng)初始化之后，對狀態(tài)進行判斷，若沒檢測到人，則一直處于檢測狀態(tài)；若檢測到有人，則單片機控制IO口打開開關(guān)使得LED射燈發(fā)光照射到人體，攝像頭開始捕捉人體位置信息，并進行定位；當(dāng)人體移動時，單片機控制系統(tǒng)對熱釋電和攝像頭傳回來的信號進行處理，對人體重新進行定位，并且控制云臺轉(zhuǎn)動使射燈跟隨人體運動；當(dāng)人體再移動，便繼續(xù)“人體移動----數(shù)據(jù)處理---轉(zhuǎn)動云臺”這個循環(huán)過程。

3.5 系統(tǒng)預(yù)計實現(xiàn)結(jié)果

基本：當(dāng)有人進入房間時，LED射燈打開照射人體；當(dāng)人體運動時，LED射燈的燈光跟隨人體運動。

拓展：通過以太網(wǎng)遠程傳輸數(shù)據(jù)，另操作人員通過觀看攝像頭的現(xiàn)場視頻，實時操控攝像頭和燈光投射方向。