基于C51单片机的智能台灯的设计与实现Word下载.docx

基于C51单片机的智能台灯的设计与实现Word下载.docx

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关键词：

台灯；

STC12；

亮度；

红外；

wifi；

Title：

Designofintelligentdesklampbasedon51singlechipmicrocomputer

Abstract:

Thispaperbrieflydiscussesthebackgroundmeaningofthesmarttablelampandthedevelopmenthistoryofthetablelamp,focusingontheSTC12asthecontrolcore.theselectionofESP8266wifimoduleasthewirelesstransmissionmode,thedesignandproductionofanewonlytablelamp.Thesmartdesklampsystemisuniquelydesignedtoworkintwodifferentways.Mode1:

inthelocalmode,thelightsensormodulecansensetheambientbrightnessbyinfraredsensingwhethersomeoneisnear,turnonthelampwhensomeoneisnear,andadjustthebrightnessaccordingtotheambientlight;

Mode2:

remotecontrolmode,ESP8266asawifisignaltransmissiontool,theuseofmobilephoneontheuppercomputertoachievetheremoteoperationofthetablelamp,includingturningonandoffthetablelampandbrightnesscontrol,thebrightnessoftheuseofMCUPWMoutputtoadjusttherealization.Testsshowthatthisnewsmartdesklampcanperformtheintendedfunction.Withtheadvantagesofquickresponse,portabilityandenergysaving,ithasgreatapplicationvalueinthefieldofsmarthome.

Keywords:

Desklamp；

Brightness；

Infrared；

Wifi；

1绪论

1.1课题研究背景

在如今高速发展的科技生活及社会中，各式各样的产品都普遍科技化、很多越来越智能化的家具及电器进入人们生活，这样的高科技发展的前提下人们的工作效率得到非常大的提高、人们的生活也被改善，智能化的生活是人类追求的理想生活，所以这也是科技社会发展的一个趋势。

智能化产品在各个领域都有出色的应用，立足于学校家庭而言。

一款智能台灯应是必不可少的家用电器，目前社会上存在的台灯大多是按键式。

但是，社会的不断发展及人们对智能化生活的追求，使得传统台灯感受到产品更新换代的威胁。

于是智能化的电子产品成为如今社会发展的主流。

家庭及学校里，台灯是必不可少的照明工具，就目前社会上的台灯样式而言，立柱样式的台灯及带夹子的台灯是市场销售的主流产品，立柱及夹子的台灯的工作原理是将光线集中在一小块区域内照明，所以这一小块区域的亮度是比较亮的。

便于人们学习工作。

而且，台灯也越来越小巧化，便于携带，出门旅游什么的都很方便。

所以得到很多人的选择。

而且，有的台灯功能丰富，也深受人们的追捧。

目前，灯具市场上出售的台灯种类繁多，一般的台灯均采用220V交流电源供电，日光灯管、白炽灯泡为光源，手动开关或触摸感应式开关来控制。

就此而言，这类台灯同时也存在或隐含着许多危险因素，一是电压的高幅度充满危险性，是一个不稳重的影响因素，二是日光灯长时间照着，会让人眼睛感觉疲乏，给身心健康造成一些危害，三是节能问题，目前市场上的台灯太多是以日光灯为基础，而日光灯的工作的功率也是蛮大的，所以也会造成电力资源的浪费。

所以，综合上面关于目前社会上的台灯的种种缺点来说，我们需要一款更加智能化，科技化，而且节约电力资源的台灯。

1.2智能台灯的优势

这款智能台灯分为两种模式，一为自动控制模式，二为手动控制模式。

在自动模式下，台灯能判断当时环境的光照程度及与人是否在台灯周围即是否当时有人存在。

若存在的人被人体红外传感器检测到时，环境的光照程度又达到某个程度的时候（可以设定与调节），台灯就会开启，且光线会跟随当时环境的光照强度的变化而变化。

如果环境光没有达到这个程度，台灯不会开启。

当人没有被人体红外传感器检测到时，无论环境当时有多暗，台灯也不会开。

手动模式是为了使使用者可以通过wifi连接手机远程控制台灯的开关和明暗调节。

智能台灯最大的优点就是省电和方便。

方便不用多说了，来之则亮，去之则暗，不用动手。

省电是比较重要的，现在全世界都缺少电能，2003年，美国和加拿大大面积停电。

我国也是，每到夏天就有很多省市拉闸限。

目前的社会上而言，电力资源是不可或缺的资源之一，而环保节能也是当今世界共同的口号，如果我们每天省下10min的电能，我们采用10W的节能灯泡，相比于社会上使用的40W灯泡，我们就可以节省大概6千J的嗲能，一个月的时间，也就是30天，我们大概能省下1万8千J的电能，一年的话，也就能省下200多万J的电能，如果说用这节省的200多万J的电能，那么全国就能节省大概7.8亿千万时的电能，这7.8亿千瓦时的电能相当节省接近4亿人民币！

更加关心且重要的作用的是环保。

中国有百分之七十的电力资源来自于火力发电厂，而火力发电厂少发一度电会减少1千克的二氧化碳排放。

那么节省3.9亿度的电能就等于少向大气排放39万吨的二氧化碳，而二氧化碳是温室效应的最归祸首。

就是因为全球向大气排入过多的二氧化碳，导致了温室效应的加剧，海平面上升，大片的土地被淹没，气候变暖，降水和土壤湿度进一步减少，气候逐渐干旱，土地沙漠化和草原退化将变的更加严重。

1.3课题研究目标及本文主要内容

本次课题研究主要设计一款智能台灯，可以检测是否有人靠近从而自动开关并根据环境光调节明暗，也可通关wifi连接手机，远程控制台灯的开关和明暗。

本文主要内容安排如下：

第一章主要对选题意义及背景进行介绍，并提出本课题的设计目标，并对全文结构进行介绍。

第二章主要介绍系统整体设计方案；

第三章主要对系统的硬件电路模模块设计进行分析；

第四章主要对系统程序模块流程进行分析介绍；

第五章对本次设计的成果模块进行设计验证，并对全文进行总结。

2系统总体设计方案

本设计为一个智能台灯，具有人体红外检测及环境光检测功能，同时配备wifi模块，可以连接手机远程操控台灯。

总的来说要实现如下功能：

本地模式：

1）检测周围是否有人，如果有人靠近则打开台灯，人走延时灯灭；

2）根据周围环境光强弱调节智能台灯的亮度；

远程模式：

a）手机连接wifi，远程控制智能台灯的开关；

b）手机连接wifi，远程控制智能台灯的光线强弱。

2.1总体设计方案

本系统由单片机主控、红外感应模块、环境光检测、WiFi模块、LED灯驱动电路模块及电源转换电路组成。

使用STC12单片机编程控制，通过修改程序可方便实现系统升级。

系统的框图结构见图2.1所示：

图2.1系统结构框图

2.2模块选型

2.2.1单片机主控

单片机也习惯性称为微控制器（MicrocontrolerUnit，MCU），单片机也是一种集成的电路芯片，而且它最早在很多工业领域得到出色的应用。

单片机是计算机领域的一个重要分支，它不是处理某一项特定功能的芯片，而是集成了计算机能作为控制器的最核心部分，它是一个简化的计算机系统，能处理运算量不高的情况下的控制核心，它是大规模和超大规模集成电路发展的产物。

作为计算机领域的一个重要分支，单片机凭借体积小，价格便宜，操作方便，迅速占领了大多数电子产品，从使用领域上，单片机大致可以分为通用型/专用型、总线型/非总线型及工控型/家电型。

在单片机发展的历史中，最具有意义的便是INTEL的8051。

在此之后，单片机的发展更是迅速，出现了16位，乃至现在以ARM公司CORTEX作为内核32位单片机。

字长在增加的同时，处理速度也在飞速增长，内部存储空间，寄存器数量，外设种类也在不断发展，而如今我们告别了单片机系统仅仅时裸机状态下的开发和应用，现在许多公司及企业大量使用专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。

从而使得单片机的功能被开发的更加强大及多元化。

STC12C5A60S2是STC公司推出的一款功耗较低、抗干扰性好、性能强的COMS8bit微控制器。

它是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。

内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换（250K/S）,针对电机控制，强干扰场合。

。

STC12C5A60S2使用了传统的MCS-51内核，但具备了一般传统8051单片机不具有的功能，速度的提升、存储空间的增加和更多的寄存器数量。

在单个芯片上，集成了一个8bit的CPU和可编程的FLASH，正是因为这个原因，使得STC12C5A60S2在嵌入式控制系统领域中占有一席之地。

具有以下标准功能：

8KByte的Flash，12802ByteRAM，44位准双向I/O口，并且集成了看门狗定时器，以及内置1KBE2PROM，MAX810复位电路，外部掉电检测电路，内部R/C振荡器，4个16位定时器/计数器，3个时钟输出口，7个外部中断，两路PWM（脉宽调制输出）/PCA（可编程计数器阵列），8路10位精度ADC，工作频率在0~35MHz（相当于普通8051的0~420MHz），无需专用编程器和仿真器便可实现ISP和IAP，通用全双工异步串行口，由于STC12系列是高速的8051，可再用定时器或者PCA软件实现多串口。

STC12C5A60S2有40个引脚，如图2.2所示，引脚说明如下：

图2.2STC12C5A60S2芯片

VCC：

供电电压；

GND：

接地；

P0口：

P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每个管脚可吸收8TTL门电流。

当P0口的管脚写“1”时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。

在FLASH编程时，P0口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部电位必须被拉高；

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