【正文】 .................................................................................. 19 復(fù)位電路 ..................................................................................................... 20 4 軟件設(shè)計 .............................................................................................................. 22 程序框圖 ............................................................................................................22 主程序 ................................................................................................................22 5 結(jié)論 ........................................................................................................................ 25 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................... 26 致 謝 ........................................................................................................................ 27 畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 .................................................................... 28 畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明 ......................................................................... 29 1 緒論 1 1 緒論 研究背景 隨著科技的高速發(fā)展，各種各樣的科技產(chǎn)品、家用電器走入人們的生活，這一切都大大地提高了人們的工作效率、改善了人們的生活，現(xiàn)在電器的發(fā)展趨勢是智能化，這樣會使人們使用起來更方便。智能化產(chǎn)品在各個領(lǐng)域都有出色 的應(yīng)用，所以我們打算研究是智能化臺燈。雖然按鍵式的臺燈還是臺燈市場的主體。但是，現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展和人們的需求變化，已使傳統(tǒng)的臺燈感受到產(chǎn)品更新?lián)Q代的威脅。智能型的電器產(chǎn)品漸漸進(jìn)入人們的生活中。 臺燈是人們生活中用來照明的一種家用電器。它一般分為兩種，一種是立柱式的，一種是有夾子的。它的工作原理主要是把燈光集中在一小塊區(qū)域內(nèi)，集中光線，便于工作和學(xué)習(xí)。一般臺燈用的燈泡是白熾燈或者節(jié)能燈泡。 有的臺燈還有應(yīng)急功能，用于停電時無電照明已用來應(yīng)急。它是千家萬戶的必需生活用品。 目前，燈具市場上出售的臺燈種類繁多， 一般的臺燈均采用 220V 交流電源供電，日光燈管、白熾燈泡為光源，手動開關(guān)或觸摸感應(yīng)式開關(guān)來控制。但這類臺燈，存在很多弊端，一是電壓是不安全電壓，給人們使用帶來不安全因素；二是日光燈還具有頻閃效應(yīng)，經(jīng)常使用會給人的眼睛帶來一定的傷害；三是耗電量大、臺燈通常都是以日光燈為主，在幾瓦到幾十瓦之間；四是人工化，人們由于手工操作，往往會忘記關(guān)燈，這也造成電能的浪費，到目前為止，在燈具市場上，很少見到采用 +6V 的直流電源供電的一種人體智能臺燈，它具有既不會出現(xiàn)觸電，使用壽命長，無輻射，又無污染等優(yōu)點。 智能臺燈可分成自 動和手動兩種模式。在自動模式下，臺燈能根據(jù)環(huán)境光的亮暗與人是否被臺燈所檢測到（人是否在）來自動開啟臺燈。當(dāng)人被微機檢測到，環(huán)境光又達(dá)到某個程度的時候（可以設(shè)定與調(diào)節(jié)），臺燈就會開啟。如果環(huán)境光沒有達(dá)到這個程度，臺燈不會開啟。當(dāng)人沒有被微機檢測到，無論多暗，臺燈也不會開。手動模式是為了不習(xí)慣使用自動模式的人或是臺燈中的微機出故障等緊急情況時用的。在手動模式下，智能臺燈和普通臺燈是一樣使用的。 智能臺燈最大的優(yōu)點就是省電和方便。方便不用多說了，來之則亮，去之則暗，不用動手。省電是比較重要的，現(xiàn)在全世界都缺少電 能， 2021 年，美國和加拿大大面積停電。我國也是，每到夏天就有很多省市拉閘限電。如果用上我們的智能臺燈，那么假設(shè)一天我們可以節(jié)省 10min 的開燈時間，燈上裝的是 10W的節(jié)能燈泡（一個 10W 的節(jié)能燈泡相當(dāng)于 40W 的白熾燈泡）。節(jié)省的電能為 10W西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 ｘ 600s = 6000J ，一個月（ 30 天）就能節(jié)省 180000J，一年就能節(jié)省 2190000J的電能，相當(dāng)于 千瓦時。不要小看這個 千瓦時的電能。如果全國人都能每年節(jié)省 千瓦時的電能，那么每年全國會省下 億千瓦時的電能，這 億千瓦時的電能相當(dāng)節(jié) 省接近 4 億人民幣， 4 億人民幣可以建造多少所希望小學(xué)，可以救助多少無家可歸的孤兒，可以圓多少貧窮的孩子無法圓的上學(xué)夢??！更重要作用的是環(huán)境保護。大家都知道我國有 70%的電能來自火力發(fā)電廠，而火力發(fā)電廠少發(fā)一度電（就是 1 千瓦時）會減少 1 千克的 CO2 排放。那么節(jié)省 億度的電能就等于少向大氣排放 39 萬噸的 CO2 ，而 CO2 是溫室效應(yīng)的最歸禍?zhǔn)住＞褪且驗槿蛳虼髿馀湃脒^多的 CO2，導(dǎo)致了溫室效應(yīng)的加劇，海平面上升，大片的土地被淹沒，氣候變暖，降水和土壤濕度進(jìn)一步減少，氣候逐漸干旱，土地沙漠化和草原退化將變的更加嚴(yán) 重。 研究意義 臺燈已是千家萬戶的必需生活用品，經(jīng)常由于忘記關(guān)燈而造成巨大的能源浪費。當(dāng)夜晚來臨時，人們又摸黑去開燈，非常不方便。在這里設(shè)計了以人體紅外輻射（波長為 ）傳感控制電路。當(dāng)人體在臺燈的范圍內(nèi)且環(huán)境光強較弱時，自動感應(yīng)開燈；當(dāng)人體太靠近桌面時，臺燈自動感應(yīng)，警告糾正坐姿，若在一定時間內(nèi)未離開桌面則自動熄滅。當(dāng)人離開時則自動關(guān)燈，達(dá)到節(jié)約能源的目的。 功能簡介及特色功能 智能臺燈作為一款新型的臺燈，智能化是它的主要特色，在普通臺燈的基礎(chǔ)上，采用高亮 led 光源，實 現(xiàn)了節(jié)能，其具體功能如下： a. 實現(xiàn)人來燈亮，人走燈滅：作為智能化和節(jié)能化的臺燈，人來燈亮，人走燈滅是這種臺燈功能上面的特色。當(dāng)人體靠近臺燈的時候，由熱釋電紅外傳感器發(fā)出信號，使得單片機處理輸出驅(qū)動燈管發(fā)光的 PWM 波形，燈就亮；當(dāng)人體離開臺燈的時候，由于沒有持續(xù)觸發(fā)，臺燈將在三分鐘之后熄滅。這種設(shè)計能夠有效地節(jié)約能源，并且能夠有效地控制燈亮的時間。 b. 實現(xiàn)自動調(diào)光的功能：通過光敏電阻和一部分傳感電路的分析，將環(huán)境光強轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號輸入單片機，由程序解決和處理并輸出相應(yīng)的亮度值。 c. 實現(xiàn)坐姿提醒的功能：坐姿的提醒，是通過距離傳感裝置進(jìn)行的，當(dāng)使用者頭部距離臺燈太近的時候，將產(chǎn)生報警信號，提醒糾正坐姿。 d. 溫度傳感：在開機的時候顯示當(dāng)前的室溫情況并設(shè)有專門的按鍵顯示當(dāng)前的室溫。 f. 電池電壓檢測的功能：和溫度的傳感一樣，當(dāng)按下鍵的時候顯示當(dāng)前的電西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 池電壓并及時提醒用戶更換電池。 g. 遙控模塊：使用萬能遙控器進(jìn)行系統(tǒng)的總體控制。 h. 液晶顯示時間，溫度，并設(shè)有鬧鐘。 主要控制采用 80C51 單片機實現(xiàn)，外圍器件主要是各種傳感器。其中“人來燈亮，人走燈滅”功能采用熱釋電紅外傳感器實現(xiàn)；人體檢測采用熱釋電紅外傳感器實現(xiàn)；“坐姿提醒”主要使用紅外發(fā)射二極管和接收管實現(xiàn)，電池電壓采用串行 8 位 AD 轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)；“自適應(yīng)調(diào)光”以一塊光敏電阻和電壓比較器實現(xiàn)。 i. 智能化系統(tǒng)是由現(xiàn)代通信與信息技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、行業(yè)技術(shù)、智能控制技術(shù)匯集而成的針對某一個方面的應(yīng)用的智能集合 ,隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，其技術(shù)含量及復(fù)雜程度也越來越高，智能化的感念開始逐漸滲透到各行各業(yè)以及我們生活中的方方面面，相繼出現(xiàn)了智能住宅小區(qū)，智能醫(yī)院等都以智能化建筑為基點生發(fā)開來 ，因此我們通常提到的智能化系統(tǒng)，都說智能化建筑系統(tǒng)。 隨著現(xiàn)代通信技術(shù)，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及現(xiàn)場總線控制技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化正日益融入人們的生活之中。人們在生活水平、居住條件得到不斷提升與改善的基礎(chǔ)上，對生活的質(zhì)量提出了更高的要求，智能住宅小區(qū)就是在這一背景下產(chǎn)生的，而且其需求日益增長，智能化的內(nèi)容也不斷有新的概念融入。根據(jù)一項調(diào)查表明： %的普通市民，%網(wǎng)上一族認(rèn)為在 5 年之內(nèi)，我國智能化住宅將成為住宅市場的主流。 住宅小區(qū)智能化系統(tǒng)，從其內(nèi)容上來看可分為小區(qū)物業(yè)綜合管理系 統(tǒng)和家居智能管理系統(tǒng)兩大部分，前者包括：社區(qū)安防、信息服務(wù)、計量收費三部分，后者包括家居安防、家居信息服務(wù)，家居智能化控制等。 2 設(shè)計方案 4 2 設(shè)計方案 系統(tǒng)組成 本系統(tǒng)制作的主要設(shè)計源泉來源于生活，因此創(chuàng)新之處也在于處理生活中一些比較常見的問題。以專門感應(yīng)人體紅外信號的熱釋電紅外傳感器為基礎(chǔ)，以BISS0001 信號處理電路，利用單片機進(jìn)行處理，以達(dá)到便于控制的目的 [5]。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如 圖所示。 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 本系統(tǒng)組成如圖 所示，主要由三部分組成： a. 傳感器及信號處理部分：檢測人體輻射紅外信號及光強信號經(jīng)過處理后變成數(shù)字信號。 b. 以 80C51 組成的中央處理單元：處理信號并發(fā)出控制命令 c. 提醒電路及燈光控制電路 ：給出提醒信號并根據(jù) 80C51 給出的命令控制燈光 整個系統(tǒng)是以 80C51 控制下工作的。其工作過程為：當(dāng)環(huán)境光比較強時，光敏電阻阻值比較小，信號處理電路檢測到低電平信號，禁止熱釋電紅外傳感器工作，省去了 80C51 處理過程。當(dāng)環(huán)境光比較弱時，光敏電阻阻值變大，信號處理電路接收到高電平，從而啟動熱釋電紅外傳感 器工作。熱釋電紅外傳感器 1探測比較遠(yuǎn)的距離，當(dāng)人體進(jìn)入到傳感器 1 的控測范圍內(nèi)且光強較弱時，信號檢 熱釋電紅外傳感器 1 熱釋電紅外傳感器 2 光敏電阻 信 號 處 理 電 路 80C51 提醒電路 燈光電路 西安工業(yè)大學(xué)北方信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 測電路處理信號，并向單片機發(fā)送一個中斷， 80C51 啟動燈光控制電路，使燈慢慢變亮。當(dāng)環(huán)境光比 校弱時，且人體過于靠近桌面，熱釋電紅外傳感器 2 檢測到信號，同時了在熱釋電紅外傳感器 1 的控測范圍內(nèi)，信號處理電路同時向 80C51發(fā)送信號， 80C51 處理信號根據(jù)優(yōu)先級順序，屏蔽掉熱釋電紅外傳感器 1 的信號，啟動延時電路，發(fā)出警報使人離開，若在設(shè)定的時間內(nèi)未離開桌面，則啟動燈光控制電路，使燈慢慢熄滅。當(dāng)人體離開熱釋電紅外傳感器 2 的控測范圍且在熱釋電紅外傳感器 1 的控測范圍內(nèi)時，燈光又慢慢變亮。 80C51 的選擇 80C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。它是 51 系列單片機的一個成員，是一種帶2K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 100 次。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 80C51 是一種高效微控制 器。因此，AT89C2051 構(gòu)成的單片機系統(tǒng)是具有結(jié)構(gòu)最簡單、造價最低廉、效率最高的微控制系統(tǒng)，省去了外部的 RAM、 ROM 和接口器件，減少了硬件開銷，節(jié)