智能台灯课程设计.docx

1、智能台灯课程设计计算机控制技术与应用课程设计基于单片机的智能台灯设计姓 名 张良浩系 （部） 电气工程与自动化专 业 电气工程及其自动化学 号 B100404362013年5月 19 日1大纲社会在不停进步， 人类在不停追求， 市场在不停变化， 高科技应用含量决定着产品发展的新趋向和远景， 智能化技术在电子产品领域的应企图义深远。 跟着电子产品的迅速发展， 家用电器也愈来愈倾向智能化， 已经应用于实质中的有智能洗衣机，智能电饭锅， 智能电磁炉等， 而所用的智能化家用电器都用一个共同的特色，都是利用单片机作为中央控制单元。 联合了单片机的智能家用电器和一般家用电器比较，功能上更强，使用更方便，安

2、全靠谱性也更高，最重要的是更节约电能，提升了家用电器的质量。智能台灯以特意感觉人体红外信号的热释电红外传感器为基础，以BISS0001信号办理电路，利用单片机进行办理，以达到便于控制的目的。当房间亮度不够时，且有人在周边时， 台灯便会自动点亮， 省去了黑暗中摸开关麻烦；当学习时因为靠桌面太近，造成坐姿不正，系统就会提示，以纠正坐姿，防范近视；学习太累了时，趴在桌子上睡会儿时，台灯就会自动熄灭；当无人在时，系统也会使台灯自动熄灭，以达到节约能源的目的。重点词：智能台灯 BISS0001 单片机 AT89C51III第一章 绪论1.1 智能台灯系统归纳跟着科技的高速发展，各样各样的科技产品、 家用

3、电器开始走入人们的生活，这全部都大大地提升了人们的工作效率、 改良了人们的生活， 此刻电器的发展趋向是智能化，这样会令人们使用起来更为方便。 跟着智能控制理论和人工智能研究的深入，各样更为传神地模拟人类智能的家用电器会更多地出现， 而单片机和智能理论的联合， 未来不但更多地改良现专家用电器， 并且将会产生崭新的家用电器。 家用电器因为单片机的加入而走向智能化，并且跟着人们生活水平的提高日趋走向老百姓化， 我们的生活也跟着家用电器的发展愈来愈方便、 愉快。跟着家用电器的发展，作为家用电器中间的小台灯也要适应科技的发展步伐走向智能化。台灯是人们生活顶用来照明的一种家用电器。 它一般分为两种， 一种

4、是立柱式的，一种是有夹子的。 它的工作原理主假如把灯光会合在一小块地域内， 会合光辉，便于工作和学习。 一般台灯用的灯泡是白炽灯或许节能灯泡， 有的台灯还有应急功能，用于停电时无电照明。当前，灯具市场上销售的灯具种类众多，一般台灯均采纳 220V 交流电源供电，日光灯管、白炽灯泡为光源，手动开关或触摸感觉式开光来控制。但这种台灯存在很多弊端， 一是电压是不安全电压， 给人们使用带来不安全要素； 二是日光灯还拥有频闪效应，常常使用会给人的眼睛带来必定的损害；三是耗电量大、台灯平常都是以日光灯为主， 在几瓦到几十瓦之间； 四是人工化， 人们因为手工操作，常常会忘掉关灯，这也造成电能的浪费，到当前为

5、止，在灯具市场上，极少见到采纳 +5V的直流电源供电的一种人体智能台灯，它拥有既不会出现触电，使用寿命长、无辐射、又不污染等长处， 有很多一般按键台灯所没法比及的优势，智能化台灯一方面可以更节约电能， 有益于环保，另一方面可以纠正使用者的坐姿，预防脊椎变形和眼睛近视。 同时，智能台灯在黑暗的时候自动开关灯的功能也让使用者使用起来更方便，省去黑暗摸灯的麻烦。1智能台灯可分为自动和手动两种模式。 在自动模式下， 台灯能依据环境光的明暗与人能否被台灯所检测到来自动开启台灯。 在这里设计了以人体红外辐射 （波长为 9.5um）传感控制电路。当人体在台灯的范围内且环境光强较弱时，自动感觉开灯；当人体太凑

6、近桌面时，台灯自动感觉，警告纠正坐姿，若在一准时间内未走开桌面则自动熄灭。 当人走开时则自动关灯， 达到节约能源的目的。 手动模式是为了不习惯使用自动模式的人或是台灯中的微机出现故障等紧迫状况时用的。在手动模式下，智能台灯和一般台灯是相同使用的。台灯是一般家庭的生活必需品，但因为常常忘掉关灯而造成巨大的能源浪费。全世界这么多台灯，预计一下，耗费能源可观。另一个是作为一个必需品，当然要使生活变得更方便， 省去了黑暗中开灯的麻烦， 并且可以纠正坐姿。 本系统在实验室进行了实物实验。热释电红外探测器 1 的距离是 4m左右（距离可调），主假如因为般来说是门离书桌的距离 ; 以便黑暗中时人一到门口则启

7、动，省去了开灯的麻烦，用户可以依据自己的实质状况进行距离调理。热释电红外探测器 2 的距离是 10cm左右（距离可调），主要考虑是当学习时，有时坐姿不正，引起身体离桌面太近，简单引起近视，此时台灯发出警告，提示注意，若在设定的时间内未走开，则强迫熄灭。有时人学习累了，趴在桌子上睡觉，而忘了关灯 , 这时系统就会检测到，从而启动延时程序，一段时间过后，台灯就会自动熄灭。1.2 设计内容和实现功能内容及要求 : 设计并制作一种智能台灯，主假如以 BISS0001 和单片机构成的红外传感控制电路。 其特色是在有人时且外界光强较弱时能自动开灯， 无人时关灯，节约能源；且能纠正坐姿，防范近视。详尽要求以

8、下：1以特意感觉人体红外信号的热释电红外传感器为基础， 以 BISS0001信号办理电路，利用单片机进行办理，以达到便于控制的目的；2当房间亮度不够时，且有人在周边时，台灯便会自动点亮，省去了黑暗中摸开关麻烦；3当学习时因为靠桌面太近，造成坐姿不正，系统就会提示，以纠正坐姿，防范近视；4.学习太累了时，趴在桌子上睡会儿时，台灯就会自动熄灭；25.当无人在时，系统也会使台灯自动熄灭，以达到节约能源的目的依据系统设计要求，本系统所拥有的功能以以以下图所示：对外面光强进行及时监测外面光强弱 外面光强弱且没有感 外面光强较强感觉到人体红外线 应到人体红外线开灯 不开灯 不开灯人走开监测不到人体 人体过

9、于凑近台灯红外线熄灯 台灯自动提示（台灯慢慢变暗）及时纠正坐姿台灯恢复 一准时间内不纠正坐姿正常（慢慢变亮） 台灯熄灭图 1-1 统功能框图3第二章 系统硬件框图及工作原理热释电红外传感器 1信号热释电红外传感器 2办理电路光敏电阻 89C51提示电路灯光控制电路图 2-1 系统表示图本系统构成如图 3-1 所示，主要由三部分构成：1. 传感器及信号办理部分： 检测人体辐射红外信号及光强信号经过办理 后变为可办理的数字信号；2.以 89C51构成的中央办理单元：办理信号并发出控制命令；3.提示电路及灯光控制电路：给出提示信号并依据 89C51给出的命令控制灯光。整个系统是以 89C51控制下工

10、作的。 其工作过程为： 当环境光比较强时， 光敏电阻阻值比较小， 信号办理电路检测到低电平信号， 严禁热释电红外传感器工作，省去了 89C51办理过程。当环境光比较弱时，光敏电阻阻值变大，信号办理电路接收到高电平， 从而启动热释电红外传感器工作。 热释电红外传感器 1 探测比较远的距离， 当人体进入到传感器 1 的控测范围内且光强较弱时， 信号检测电4路办理信号，并向单片机发送一此中断， 89C51启动灯光控制电路，使灯慢慢变亮。当环境光比校弱时， 且人体过于凑近桌面， 热释电红外传感器 2 检测到信号，同时了在热释电红外传感器 1 的控测范围内，信号办理电路同时向 89C51发送信号， 89

11、C51办理信号依据优先级序次，障蔽掉热释电红外传感器 1 的信号，启动延时电路，发出警报令人走开， 若在设定的时间内未走开桌面， 则启动灯光控制电路，使灯慢慢熄灭。 当人体走开热释电红外传感器 2 的控测范围且在热释电红外传感器 1 的控测范围内时，灯光又慢慢变亮。5第三章 系统功能模块及硬件选型3.1 系统模块图 传感器及信号办理图 3-1 传感器及信号办理部分电路图由红热释电红外传感器、光敏电阻、 BISS0001构成的信号检测及办理电路。红热释电红外传感器只对波长为 10 m（人体辐射红外线波长）左右的红外辐射敏感，因此除人体之外的其余物体不会引起探头动作。 探头内包含两个相互串联或并联

12、的热释电元， 并且制成的两个电极化方向正好相反， 环境背景辐射对两个热释元件几乎拥有相同的作用， 使其产生释电效应相互抵消， 于是探测器无信号输出。一旦人侵入探测地域内， 人体红外辐射经过部分镜面聚焦， 并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不一样样，热释电也不一样样，不可以抵消，于是输出检测信号。 BISS0001 是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延缓时间6准时器以及关闭时间准时器等构成的数模混杂专用集成电路。当外界光强较强时，光敏电阻阻值很小， BISS0001检测到低电平，从而关闭 14 脚，严禁传感器infare1 的信号。当外界光强较弱时， 光敏电阻阻值很大， BIS

13、S0001检测到高电平，开启 14 脚；infare1 检测到人体信号时， 产生略微的信号输出， 经 R5、R1005、R4、C1、C6、C7构成的信号放大滤波电路。 R8、R9、C9和 C10构成的延时电路。信号经办理后从 2 脚输出。环境光检测是比较重要的一个部分，此中重点的元件有两个，一个是光敏电阻，一个是 10K 的可变电阻（电位器） 。光敏电阻的检测能力的强弱（灵敏度）是依据那个可变电阻来控制的，有的人以为天气还挺亮的，灯就开了，那你就把电阻变大些， 光敏电阻的敏捷度就降落了， 这样便可以达到等天再暗些再开灯。相同的，假如你觉的天气已经很暗了，灯还不亮，那你把电阻调小些即可以了。这样

14、多调几次，你就能把智能台灯调到一个最理想的最合适你的状态。 灯光控制及报警电路图 3-2 单片机控制下的灯光控制及报警电路由单片机构成的报警及灯光控制电路。当外面无任何中断时，89S51 控制74LS138 的使能控制端，使后边电路不工作。当有中断一产生时，89S51 启动774LS138，向 P0脚低 4 位发送信号， 控制灯慢慢亮。 中间止 1 和中断 0 同时产生时，89S51障蔽掉中断 1，启动 74LS138向 P0 脚低四位发送数据， 使灯光慢慢变暗。这里采纳 74LS138控制 DC832可以节约 80C51的管脚，有益于扩展， 以便于控制多盏灯。采纳 DC0832可以有效地使灯

15、实现阶梯形的变化。 放大电路图 3-3 信号放大滤波电路使用放大器的滤波电路又称为有源滤波电路。 其实有源无源就是看它用到的元器件的性质。 用到有源器件 （如：三极管，集成放大器等） 就构成有源滤波器，若只用到无源器件（电阻，电容，电感等）就是无源滤波器。有源滤波自己就是谐波源。 其依赖电力电子装置， 在检测到系统谐波的同时产生一组和系统幅值相等， 相位相反的谐波向量， 这样可以抵消掉系统谐波， 使其成为正弦波形。 有源滤波除了滤除谐波外， 同时还可以动向赔偿无功功率。 其长处是反响动作迅速，滤除谐波可达到 95以上，赔偿无功认真。弊端为价钱高，容量小。因为当前国际上大容量硅阀技术还不可以熟， 因此当前常有的有源滤波容量不超出 600kvar 。 复位电路8为保证微机系统中电路坚固靠谱工作， 复位电路是必不可以少的一部分，复位电路的第一功能是上电复位。一般微机