多功能智能台灯照明系统.docx
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多功能智能台灯照明系统
多功能智能台灯照明系统
摘要
随着科学技术的进步，人们的生活中出现了各种各样的照明工具，经济的发展又使得照明工具的功能越来越区域化，形成了特定场合的不同的照明灯，其中台灯就是用来专门供人们在工作区域照明的工具,技术的发展使得台灯从最初的白炽灯灯泡光源发展为节能灯，在供电电压上也从最初的家用220V高电压供电转变为小电压供电。
但是，节能灯的缺点是存在频闪，长期使用很容易使人眼疲劳，造成视力损伤，形成近视眼，并且，当前市面上的台灯较少，没有太多的附加功能，而且使用必须人工操作，在智能家居几乎平民化的现在，功能单一且操作麻烦的台灯显得与当下人们的生活格格不入。
基于以上原因，本设计基于单片机控制技术，同时结合光敏传感器、人体红外热释电传感器、光电传感器、蜂鸣器以及信号处理电路BISS0001等设计一种智能化的台灯。
它具有小巧和智能化的特点。
台灯可实现以下功能：
台灯可以自控开关，当人接近台灯时自动开关台灯，同时台灯的光照强度根据周围环境的光线自动进行调节，始终使台灯下的环境达到最优；同时显示当前时间、温度，可以实现定时显示。
智能化，功能多样化的台灯给生活繁忙的人提供了很多便利，提高人们的生活效率和生活质量。
关键词：
智能台灯STC89C52人体红外热释电传感器BISS0001时钟芯片DS1302温度传感器DS18B20
Multi-functionalIntelligentlamplightingSystem
Abstract
Withtheprogressofscienceandtechnology,people'slifeinallkindsoflighting,thedevelopmentofeconomyandmakesthefunctionoflightingismoreandmoreregionalandformationofdifferentlightoncertainoccasions,thedesklampisusedspecificallyforpeopleintheworkarealightingtools,thedevelopmentoftechnologymakesthelampfromtheinitialdevelopmentofenergy-savinglamps,incandescentlightbulbinthepowersupplyvoltageisfromtheoriginalhousehold220vhighvoltagepowersupplyintoasmallvoltageofpowersupply.However,thedisadvantageofenergy-savinglampisstroboscopic,useforalongtimeiseasytomaketheeyefatigue,eyedamage,theformationofmyopia,and,thedesklampofthecurrentmarketisless,notalotofadditionalfeatures,andmustusemanualoperation,inthesmarthomealmostcommonnow,singlefunctionandtroubleoperationdesklamptobeoutoftunewiththepeople'slife.
Basedontheabovereasons,thisdesignisbasedonsingle-chipmicrocomputercontroltechnology,combinedwiththelightsensoratthesametime,thehumanbodyinfraredpyroelectricsensorandsignalprocessingcircuit,photoelectricsensor,abuzzerBISS0001asakindofintelligentdesignofthelamp.Itissmallandintelligent.
Desklampithasthefollowingfunctions:
itcanautomaticcontrolswitch,switchautomaticallywhenpeopleclosetothedesklamp,lamplightintensityatthesametimeaccordingtoambientlight,automaticallyadjust,alwaysmakestheoptimalenvironmentisachievedunderthedesklampof;Atthesametime,thepresenttimeandtemperaturearedisplayed.Smart,versatilelampsprovidealotofconveniencetobusypeople,improvingpeople'sefficiencyandqualityoflife.
KeyWords:
IntelligentlampSTC89C52Bodyinfraredheatreleasesensor
BISS0001ClockChipDS1302temperaturesensorDS18B20
图清单
图序号
图名称
页码
图2-1
系统结构框图
3
图3-1
电源模块电路
5
图3-2
MCU模块电路
6
图3-3
人体红外模块电路
7
图3-4
测距模块电路
8
图3-5
温度传感模块电路
8
图3-6
时钟模块电路
9
图3-7
AD转换模块电路
10
图3-8
LCD1602显示模块电路
11
图3-9
灯光模块电路
12
图4-1
主程序流程图
13
图4-2
键闭合及断开时电压抖动波形
15
图4-3
RC去抖动电路
16
图4-4
按键检测处理流程图
16
图4-5
按键控制流程图
17
图5-1
作品完成图
19
图5-2
灯光最亮图
20
图5-3
灯光较暗图
20
1绪论
二十一世纪是科学技术迅速发展的时代，人工智能快速发展,使得高科技产品的使用也越来越平民化，走进人们的日常生活，这一变化使得各种家用电器都趋向于科技化、智能化，这种变化大大提高了人们的工作效率，改变了生活方式，提高了生活质量。
家用电器的智能化大多是单片机和智能理论的结合实现的。
随着家用电器的迅速发展，家用电器的成员之一小台灯也应顺应科技发展智能化。
日常生活中人们使用的台灯大致分为两种类型：
立柱式和夹子式。
其工作原理是把灯光集中于一个有限的小区域，使光线集中方便学习和工作大多数的照明台灯使用的都是白炽灯泡和节能灯泡。
就目前而言，市面上出售的灯具虽然样式繁多，但是都采用220V电源供电。
这类台灯的缺点有以下几点：
一、高电压带来的不安全因素；
二、灯光的频闪效应会伤害眼睛，不利于健康；
三、光源以日光灯为主耗电量大；
四、需要人工控制，繁忙的工作难免让人们忘记关灯而造成电能的浪费。
而智能台灯却避免传统台灯的弊端，具有以下优点:
一、采用+5V的直流电源供电消除不安全因素；
二、采用体积小，轻便的LED固体光源有效消除频闪[2]；
三、以LED灯为主的智能台灯能耗小，发光效率高；
四、智能台灯的开关是由单片机控制的系统通过对周围环境的监测反馈控制的，实现有效的节能。
多功能智能台灯不仅仅是为了帮助使用者预防近视和脊椎疾病，更能节省能源，一定条件下的自启功能为使用者提供很多的便利。
2.总体设计方案
本设计主要包括硬件设计和软件设计两部分，其中硬件部分的功能主要是用价格低廉，实用性髙的STC89C52单片机和人体红外热释电集成模块及光敏电阻采集信号，发送给模数转换模块，将采集的模拟信号转换为数字信号，最后再传送给单片机，单片机控制各个模块的功能实现。
此次设计实现的功能主要有：
1.利用人体红外感应模块检测台灯周围是否有人，决定是否开灯；
2.使用光敏电阻检测周围环境光线强度，实时调节台灯亮度；
3.光电测距模块的作用是检测人体与台灯的距离，人体太靠近桌面时，台灯发出警告，提醒三次还未改正即强制关灯；
4.离开台灯系统的监测范围，台灯自动关闭，节约能源；
5.可在台灯上设置学习时长，台灯自动倒计时，倒计时结束，蜂鸣器提醒休息；
6.LCD1602液晶显示屏主要是显示学习定时、年月日、环境温度和当前时间。
软件设计部分采用的是基于C语言的keilC51软件进行软件程序的编写设计,实现时钟日期显示。
如图1-1所示为系统结构框图：
图2-1系统结构框图
智能台灯设计了两种工作模式，手动模式下主要是用触摸按键来调节灯光的亮度的。
以上结构框图主要显示的是自动模式下智能台灯的各个模块电路的工作情况。
在自动模式下，首先是人体红外模块检测是否有人在台灯周围，若在检测范围内有人，并且光敏电阻检测到周围光线昏暗，单片机将此信号发送于灯光控制模块，台灯会点亮；在台灯正常工作的状态下，测距模块会检测人体是否在设置的警示范围之外，若在警示范围之内，则通过单片机启动蜂鸣器报警电路；温度传感模块检测到的环境温度和时钟电路的时钟信号都通过单片机的控制直接显示在LCD1602液晶显示屏上。
3.系统硬件电路设计
本次设计的主要核心是以MCS-51系列的STC89C52单片机作为最小控制系统，电路主要有采集的传感器电路，处理信号的BISS0001模块集成电路，LCD1602显示模块、按键模块和LED灯光源模块组成。
此次设计之所以选择这个型号的单片机，因为其开发技术比较成熟，使用起来比较方便，并且使用广泛，性价比较高，使用单片机主要是为了接受传感器的反馈信号实现对蜂鸣器电路和LED光源模块的智能控制。
3.1电源模块
电源模块设计中采用DC电源插座设计的供电电路提供5V电压，电源模块电路如图3-1所：
图3-1电源模块电路
电源模块主要是由三部分组成，DC电源接口、自锁开关和一个470uf的电解电容构成，当自锁开关按下之后，VCC与DC接口联通，整个电路通电开始工作。
3.2MCU模块
设计中控制系统的核心主要由单片机完成任务，单片机采用的是STC89C52，此单片机具有8K字节flash，512字节RAM，内带4K字节EEPROM存储空间，可直接使用串口下载32位I/O，具有看门狗定时器。
模块电路如图3-2：
图3-2MCU模块电路
MCU模块主要由四部分：
复位模块、晶振模块、程序下载模块和单片机芯片组成，单片机的8个I/O口上接了一个A103J排阻，实际是一个上拉排阻，其作用是对I/O数据端口使能。
本次设计复位模块有两种复位方式：
上电复位和按键复位，在单片机通电之后，复位电路的电容在充电的过程中完成对单片机的一次复位；当电容充电完成之后，由于电容具有通交阻直的特性，所以相当于断路，此时就需要使用按键进行复位操作。
晶振模块给单片机提供一个模拟时钟。
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