張浩嘉+王仲夏

摘要：STC89C52單片機(jī)是本系統(tǒng)的核心部分，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在夜間時(shí)有人自動(dòng)開燈無人自動(dòng)關(guān)閉臺(tái)燈以及當(dāng)人體過于靠近臺(tái)燈時(shí)發(fā)出警報(bào)的功能，主要包括STC89C52單片機(jī)、傳感器、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、光敏電阻、運(yùn)算放大器等部分。本系統(tǒng)給人們的生活提供了便利，同時(shí)也參與到低碳環(huán)保的活動(dòng)中，是一項(xiàng)與人們生活息息相關(guān)的項(xiàng)目。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；傳感器；智能；節(jié)能環(huán)保

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）34-0226-02

Abstract： STC89C52 microcontroller is the core part of the system， this system can automatically turn on the lights at night when someone close and the alarm lamp automatic function when the body is too close to the lamp， mainly including STC89C52 microcontroller， sensor， DAC， light sensitive resistor， amplifier etc.. This system has provided the convenience for people's life， simultaneously also participates in the low carbon environmental protection activity， is a project which closely relates with the people's life.

Key words： singlechip； sensor； intelligent； energy saving and environmental protection

現(xiàn)如今隨著社會(huì)生活水平的不斷提高，人們對(duì)臺(tái)燈的要求也越來越多，傳統(tǒng)臺(tái)燈已經(jīng)無法滿足人們的需求，臺(tái)燈智能化發(fā)展是未來的趨勢(shì)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的臺(tái)燈正是符合人們對(duì)臺(tái)燈智能化需求。本系統(tǒng)具有自動(dòng)開關(guān)燈、預(yù)防報(bào)警功能，可以節(jié)能環(huán)保以及糾正用戶錯(cuò)誤坐姿預(yù)防青少年近視發(fā)生。所以，臺(tái)燈智能化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是符合市場(chǎng)需求，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)前景。

1 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

1.1 臺(tái)燈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

由功能要求，單片機(jī)、傳感器信號(hào)處理電路、報(bào)警電路、按鍵電路、顯示電路、燈光控制電路組成了本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。臺(tái)燈的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2 臺(tái)燈的工作原理

當(dāng)光照強(qiáng)度較強(qiáng)時(shí)，由于光敏電阻特性光敏電阻的阻值較小，單片機(jī)接收到光敏電阻模塊發(fā)送的低電平信號(hào)，此時(shí)熱釋電傳感器模塊停止工作LED燈不亮，臺(tái)燈處于等待狀態(tài)。反之，在光照強(qiáng)度較弱時(shí)單片機(jī)會(huì)接收到光敏電阻模塊發(fā)送的高電平信號(hào)，熱釋電傳感器開始工作。沒人的時(shí)候，熱釋電傳感器會(huì)發(fā)送低電平信號(hào)給單片機(jī)。如果有人靠近臺(tái)燈時(shí)，熱釋電傳感器將檢測(cè)到的高電平信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)通過燈光控制電路點(diǎn)亮LED燈。當(dāng)人體坐姿錯(cuò)誤過于靠近臺(tái)燈時(shí)會(huì)進(jìn)入紅外傳感器的檢測(cè)范圍，單片機(jī)接收到紅外傳感器模塊檢測(cè)到的高電平信號(hào)，根據(jù)優(yōu)先級(jí)順序關(guān)系單片機(jī)會(huì)只對(duì)紅外傳感器發(fā)送的高電平信號(hào)處理，而不處理熱釋電傳感器發(fā)送的信號(hào)。此時(shí)報(bào)警電路會(huì)接收到單片機(jī)發(fā)送的高電平信號(hào)，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲，提醒使用者靠近臺(tái)燈距離太近，同時(shí)燈光控制電路使得LED燈閃爍，一定時(shí)間后LED燈會(huì)自動(dòng)熄滅。當(dāng)使用者糾正錯(cuò)誤坐姿離開紅外傳感器檢測(cè)范圍時(shí)，紅外傳感器模塊將檢測(cè)到的低電平信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)，此時(shí)單片機(jī)重新接收熱釋電傳感器輸出的高電平信號(hào)，LED燈重新點(diǎn)亮。如果使用者想要改變LED燈光照強(qiáng)度，可以通過電容式觸摸開關(guān)實(shí)現(xiàn)，電容式觸摸開關(guān)給單片機(jī)發(fā)送信號(hào)，在通過燈光控制電路就可以實(shí)現(xiàn)燈光強(qiáng)度的改變。當(dāng)人體離開后，熱釋電傳感器將低電平信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)使得LED燈自動(dòng)熄滅，臺(tái)燈重新進(jìn)入等待狀態(tài)。本系統(tǒng)的原理圖如圖2所示。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 主控單元

本系統(tǒng)采用的是STC公司生產(chǎn)的一種較成熟的低功耗、高性能的八位微控制器。它使用的是MCS-51內(nèi)核，并且在性能上有很多的改進(jìn)，有傳統(tǒng)51單片機(jī)的不具備的功能。例如，它擁有8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)有效的解決方案是由STC89C52單片機(jī)提供的。

2.2 檢測(cè)單元

傳感器是本系統(tǒng)的核心組成部分，是用來檢測(cè)信號(hào)的發(fā)生。本系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)電路由熱釋電傳感器、紅外測(cè)距傳感器以及光敏電阻模塊等組成。其工作原理如下：在光線較強(qiáng)時(shí)光敏電阻阻值減小，單片機(jī)通過信號(hào)處理電路接收到低電平信號(hào)，此時(shí)熱釋電傳感器停止工作；反之單片機(jī)接收到光敏電阻模塊的高電平信號(hào)，熱釋電傳感器開始工作。當(dāng)人體進(jìn)入傳感器檢測(cè)范圍內(nèi)時(shí)，傳感器將檢測(cè)的信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)處理信號(hào)后通過數(shù)模轉(zhuǎn)換點(diǎn)亮LED燈。

2.3 報(bào)警單元

報(bào)警單元是用來提醒使用者不要距離臺(tái)燈過近，糾正使用者的錯(cuò)誤坐姿以免造成近視的發(fā)生。當(dāng)紅外測(cè)距傳感器檢測(cè)到人體過于靠近臺(tái)燈時(shí)，傳感器會(huì)將高電平信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)，當(dāng)51單片機(jī)接收到紅外測(cè)距傳感器發(fā)送的信號(hào)時(shí)蜂鳴器開始工作，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。報(bào)警電路圖如圖3所示。

2.4 顯示單元

本系統(tǒng)顯示單元采用的數(shù)碼管顯示，選用一位共陰極數(shù)碼管顯示臺(tái)燈的當(dāng)前檔位。數(shù)碼管段選信號(hào)與單片機(jī)P0口一一對(duì)應(yīng)連接。數(shù)碼管的顯示檔位分別為“A”、“1”、“2”、“3”四個(gè)檔位，A檔位時(shí)臺(tái)燈光源亮度在強(qiáng)弱之間循環(huán)變化，1檔位時(shí)臺(tái)燈光源亮度為弱，，2檔位時(shí)臺(tái)燈光源亮度為強(qiáng)，3檔位時(shí)臺(tái)燈關(guān)閉。臺(tái)燈的檔位變化是通過手動(dòng)方式改變的，本系統(tǒng)采用的是較安全的電容式觸摸開關(guān)。

2.5 燈光控制單元

本系統(tǒng)的燈光控制單元是由數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832和運(yùn)算放大器芯片LM324組成的電路組合而成的。數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832廣泛地應(yīng)用于單片機(jī)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)中。輸入鎖存器、DAC寄存器、D/A轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成了數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832。直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式這三種方式是芯片的工作方式，DAC0832芯片采用的是電流輸出方式。在本系統(tǒng)中，由于只需要單個(gè)模擬量輸出則DAC0832芯片的工作方式采用的是單緩沖方式，還需要DAC0832芯片輸出的信號(hào)是電壓信號(hào)，那么可以通過連接線性運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)，運(yùn)算放大器的反饋電阻采用外接方式。本設(shè)計(jì)中采用的是四運(yùn)算放大器LM324芯片，由于只需放大電壓信號(hào)，那么只要選用其中一個(gè)運(yùn)算放大器就可以了。DAC0832芯片和LM324芯片的引腳圖如圖4所示。

3 軟件設(shè)計(jì)圖

軟件流程圖如圖5所示：

4 總結(jié)

本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了臺(tái)燈自動(dòng)開關(guān)燈以及預(yù)防報(bào)警的功能，從前期設(shè)計(jì)分析、資料的查找，到原理圖繪制、仿真、程序編寫以及最后實(shí)物焊接等整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)完成我們每個(gè)參與者都付出了艱辛的努力。在本設(shè)計(jì)過程中也有各種各樣的問題，我們分析問題出現(xiàn)的原因找到解決問題的方法直到解決問題。在整個(gè)設(shè)計(jì)的過程中我們學(xué)到了很多，也意識(shí)到自身還有很多的不足，在以后的學(xué)習(xí)中我們還要繼續(xù)努力，爭(zhēng)取取得進(jìn)步。

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