【正文】 基于單片機(jī)智能臺(tái)燈的研究與設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄1 緒論 1 1 12設(shè)計(jì)思路 3 3 3 整體設(shè)計(jì)思路 4 43系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 5 單片機(jī) 5 單片機(jī)AT89C51芯片 14 17 23 計(jì)時(shí)電路 24 26 27 274 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 28 28結(jié) 論 33致謝 34參考文獻(xiàn) 35淮海工學(xué)院二〇一二屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第36頁 共 36頁1 緒論臺(tái)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)，便于工作和學(xué)習(xí)。一般臺(tái)燈用的燈泡是白熾燈或者節(jié)能燈泡。 有的臺(tái)燈還有應(yīng)急功能，用于停電時(shí)無電照明已用來應(yīng)急。 觸控式臺(tái)燈的原理是內(nèi)部安裝電子觸摸式IC與臺(tái)燈觸摸處之電極片形成一控制回路。當(dāng)人體碰觸到感應(yīng)之電極片，觸摸信號(hào)藉由脈動(dòng)直流電產(chǎn)生一脈沖信號(hào)傳送至觸摸感應(yīng)端，接著觸摸感應(yīng)端會(huì)發(fā)出一觸發(fā)脈沖信號(hào)，就可控制開燈；如再觸摸一次，觸摸信號(hào)會(huì)再藉由脈動(dòng)直流電產(chǎn)生一脈沖信號(hào)傳送至觸摸感應(yīng)端，此時(shí)觸摸感應(yīng)端就會(huì)停止發(fā)出觸發(fā)脈沖信號(hào)，當(dāng)交流電過零時(shí)，燈自然熄滅。不過有時(shí)停電后或電壓不穩(wěn)也會(huì)有自行亮起情形，如果觸摸接收信號(hào)敏感度極佳紙張或布也是可以控制的。臺(tái)燈的工作原理是由220V電源電壓經(jīng)變壓器T降壓后輸出12V的交流電壓，經(jīng)二極管VD1～VD4整流、電容C1濾波后，由可調(diào)穩(wěn)壓集成塊LM317穩(wěn)壓，輸出穩(wěn)定的可調(diào)電壓供白色發(fā)光管LED1~LEDl5使用。為了能使燈光可調(diào)，這里由三極管VT和電位器RP1等元件組成輸出電壓調(diào)節(jié)電路。用三極管作調(diào)節(jié)元件是由于帶開關(guān)絕緣性能好、阻值又低的電位器難于找到，只能使用一般調(diào)光臺(tái)燈的電位器，阻抗在500kΩ左右，所以無法對(duì)電壓直接進(jìn)行調(diào)節(jié)，故使用了三極管。調(diào)節(jié)電壓方法是：由于通過電阻R1和三極管集電極的電流為5mA恒定不變，這樣三極管VT的集一射極電壓可通過調(diào)節(jié)偏流電阻來改變。當(dāng)電位器RP1的阻值調(diào)小時(shí)，偏流變大，集．射極電壓變小，輸出電壓也變??；反之，集一射極電壓變大，輸出電壓也變大。這樣通過調(diào)節(jié)可以使輸出電壓在8～10V之間變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)光管的亮度調(diào)節(jié)。發(fā)光管由三只串聯(lián)為一組，五組并聯(lián)制成。，考慮到每只發(fā)光管工作電壓略有不同，故穩(wěn)壓電源輸出電壓取10V。臺(tái)燈已經(jīng)是千家萬戶的必要的生活用品，但是人們經(jīng)常由于忘記關(guān)燈而造成巨大的能源浪費(fèi)。當(dāng)夜晚來臨時(shí)，人們又得摸黑去開燈，非常不方便。這個(gè)設(shè)計(jì)是通過感應(yīng)人體紅外輻射（）傳感控制電路。當(dāng)人的身體在臺(tái)燈的范圍內(nèi)，并且環(huán)境光強(qiáng)較弱時(shí)，則會(huì)自動(dòng)感應(yīng)開燈；當(dāng)人體離桌面太近時(shí)，臺(tái)燈自動(dòng)感應(yīng)，警告糾正坐姿。若在一定時(shí)間內(nèi)未離開桌面則自動(dòng)熄滅。當(dāng)人離開時(shí)則自動(dòng)關(guān)燈，節(jié)約電能，達(dá)到節(jié)能的目的。面對(duì)電力資源的匱乏，越來越多的人開始意識(shí)到節(jié)能的重要性臺(tái)燈是家庭的生活必需品，但由于經(jīng)常忘記關(guān)燈而造成巨大的能源浪費(fèi)。全球這么多臺(tái)燈，估算一下，消耗能源可觀。另一個(gè)是作為一個(gè)必需品，當(dāng)然要使生活變得更方便，省去了黑暗中開燈的麻煩，并且可以糾正坐姿。本系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了實(shí)物實(shí)驗(yàn)。熱釋電紅外探測(cè)器1的距離是4m左右（距離可調(diào)），主要是因?yàn)榘銇碚f是門離書桌的距離。以便黑暗中時(shí)人一到門口則啟動(dòng)，省去了開燈的麻煩，用戶可以根據(jù)自己的實(shí)際情況進(jìn)行距離調(diào)節(jié)。熱釋電紅外探測(cè)器1的距離是10cm左右（距離可調(diào)），主要考慮是當(dāng)學(xué)習(xí)時(shí)，有時(shí)坐姿不正，引起身體離桌面太近，容易引起近視，此時(shí)臺(tái)燈發(fā)出警告，提醒注意，若在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)未離開，則強(qiáng)制熄滅。有時(shí)人學(xué)習(xí)累了，趴在桌子上睡覺，而忘了關(guān)燈,這時(shí)系統(tǒng)就會(huì)檢測(cè)到，從而啟動(dòng)延時(shí)程序，一段時(shí)間過后，臺(tái)燈就會(huì)自動(dòng)熄滅。近幾年我國(guó)臺(tái)燈行業(yè)發(fā)展速度較快，受益于臺(tái)燈行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)不斷提高以及 下游需求市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，臺(tái)燈行業(yè)在國(guó)內(nèi)和國(guó)際市場(chǎng)上發(fā)展形勢(shì)都十分看好。雖然受金融危機(jī)影響使得臺(tái)燈行業(yè)近幾年來發(fā)展速度比較減緩，但伴隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速的發(fā)展以及國(guó)際金融危機(jī)的逐漸消退，我國(guó)臺(tái)燈行業(yè)重新迎來良好的發(fā)展機(jī)遇和光明方向。進(jìn)入2010年以來，我國(guó)臺(tái)燈行業(yè)面臨全新的發(fā)展趨勢(shì)，由于新興產(chǎn)業(yè)的不斷增多，上游原材料的價(jià)格持續(xù)暴漲，導(dǎo)致行業(yè)的利潤(rùn)下降，因此我國(guó)臺(tái)燈行業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也日趨激烈。面對(duì)如此的形式，臺(tái)燈行業(yè)業(yè)內(nèi)企業(yè)要積極對(duì)待，注重培養(yǎng)企業(yè)的創(chuàng)新能力，不斷提高自身的生產(chǎn)技術(shù)特點(diǎn)，加強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，另外臺(tái)燈行業(yè)內(nèi)企業(yè)還應(yīng)該全面的把握該行業(yè)的市場(chǎng)運(yùn)行勢(shì)態(tài)，不斷學(xué)習(xí)該行業(yè)的最新生產(chǎn)技術(shù)，關(guān)注該行業(yè)在國(guó)家政策法規(guī)內(nèi)的動(dòng)態(tài)，掌握相同企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的發(fā)展動(dòng)態(tài)，只有這樣才能使企業(yè)能夠充分了解該行業(yè)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，認(rèn)識(shí)自身在行業(yè)中所處的地位，并制定正確的發(fā)展策略來使得企業(yè)在殘酷的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取得絕對(duì)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。據(jù)歐洲最新發(fā)表的分析報(bào)告( THE EUROPEAN AUTOMOTIVE LIGHTING TECHNOLOGIES MARKETS指出，到2015年臺(tái)燈照明技術(shù)市場(chǎng)總值預(yù)計(jì)可達(dá)到39億美元。市場(chǎng)增長(zhǎng)來源于新產(chǎn)品市場(chǎng)值預(yù)計(jì)達(dá)11億美元。報(bào)告認(rèn)為，先進(jìn)技術(shù)、相關(guān)的政策法規(guī)以及新的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)者三因素相互制約，將從根本上影響到市場(chǎng)值的歐洲臺(tái)燈照明市場(chǎng) 。臺(tái)燈照明技術(shù)革新后，一旦安全、經(jīng)濟(jì)、高效能的智能臺(tái)燈照明產(chǎn)品投入市場(chǎng)，一批新公司將立即參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，該行業(yè)的競(jìng)技場(chǎng)將重新被定義。2設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)一智能臺(tái)燈控制器，實(shí)現(xiàn)照明控制系統(tǒng)的人性化，其功能如下：當(dāng)光的亮度足夠時(shí)，臺(tái)燈處于關(guān)閉狀態(tài)。在亮度不足時(shí)，有人走近時(shí)臺(tái)燈則自動(dòng)點(diǎn)亮，并根據(jù)周圍環(huán)境的亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)燈泡的功率。臺(tái)燈點(diǎn)亮?xí)r開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)達(dá)到一小時(shí)時(shí)發(fā)出燈光閃爍信號(hào)，提醒使用者起立活動(dòng)。具有溫度測(cè)量及顯示功能。該系統(tǒng)由光感元件、人體內(nèi)部的感知器、時(shí)間計(jì)數(shù)器以及亮度控制器及單片機(jī)等組成。給出設(shè)計(jì)原理及整體設(shè)計(jì)思路，畫出整機(jī)原理圖。給出具體單元設(shè)計(jì)，畫出單元電路，并進(jìn)行電路設(shè)計(jì)中相關(guān)元件值的計(jì)算。臺(tái)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(fèi)。當(dāng)夜晚來臨時(shí)，人們又摸黑去開燈，非常不方便。在這里設(shè)計(jì)了以人體紅外輻射（波長(zhǎng)為10um）傳感控制電路。當(dāng)人體在臺(tái)燈的范圍內(nèi)且環(huán)境光強(qiáng)較弱時(shí)，自動(dòng)感應(yīng)開燈；用一個(gè)時(shí)間計(jì)數(shù)器顯示，當(dāng)人在臺(tái)燈下工作學(xué)習(xí)滿一小時(shí)后，臺(tái)燈會(huì)發(fā)出蜂鳴聲，讓人起身活動(dòng)，以便提高工作效率。 整體設(shè)計(jì)思路 整個(gè)系統(tǒng)是在單片機(jī)89C51控制下工作的。其工作過程為：由熱釋電傳感器檢測(cè)一定范圍內(nèi)是否有人在，當(dāng)沒有人時(shí)熱釋電傳感器的2端口不會(huì)產(chǎn)生信號(hào)，信號(hào)處理電路和單片機(jī)都不工作。當(dāng)有人靠近時(shí)，端口2發(fā)出變化緩慢、幅值?。ㄐ∮?mv）的信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過信號(hào)處理電路把不規(guī)則的波形轉(zhuǎn)化成適合單片機(jī)處理的數(shù)字信號(hào)并通過INT1端口輸入到單片，在此過程中同時(shí)還要通過光敏電阻進(jìn)行光照強(qiáng)度檢測(cè)，當(dāng)環(huán)境光比較強(qiáng)時(shí)，光敏電阻阻值比較小，省去了89C51處理過程。當(dāng)環(huán)境光比較弱時(shí)，光敏電阻阻值變大，將此電平送到單片機(jī)。單片機(jī)接收到開燈信號(hào)后，發(fā)出控制信息將臺(tái)燈點(diǎn)亮，同時(shí)通過計(jì)時(shí)提醒電路開始計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)達(dá)到整點(diǎn)是通過揚(yáng)聲器發(fā)出鳴響，提醒使用者起身活動(dòng)。AT89C51熱釋電紅外傳感器1熱釋電紅外傳感器2光敏電阻信號(hào)處理電路提醒電路燈光控制電路圖21系統(tǒng)機(jī)構(gòu)圖本系統(tǒng)組成如圖（21）所示，主要由三部分組成：1) 傳感器及信號(hào)處理電路:檢測(cè)人體輻射紅外信號(hào)及光強(qiáng)信號(hào)經(jīng)過處理后變成可處理的數(shù)字信號(hào)。2) 以AT89C51組成的中央處理單元：處理信號(hào)并發(fā)出控制命令。3) 計(jì)時(shí)提醒電路和燈光控制電路 ：給出提醒信號(hào)并根據(jù)AT89C51給出的命令控制燈光。3系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)單片機(jī)是一種集成電路芯片，采集超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力（如算數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理）的微型處理器,隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、只讀程序存儲(chǔ)器（ROM）、輸入/輸出電路（I/O）,可能還包括定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通信口（SCI）、顯示驅(qū)動(dòng)電路（LCD或LED驅(qū)動(dòng)電路）、脈寬調(diào)制電路（PWM）、模擬多路轉(zhuǎn)化器及A/D轉(zhuǎn)化器等電路集成到一片芯片上，構(gòu)成一個(gè)最小而又完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)[3]。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確、迅速、高效的完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展形成的。最早的設(shè)計(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更簡(jiǎn)單，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中[5]。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從那以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣單片機(jī)出現(xiàn)的歷史不是很長(zhǎng)，如果將8位單片機(jī)的推出作為分類的起點(diǎn)，可以發(fā)現(xiàn)單片機(jī)的發(fā)展歷史大致可以分為三個(gè)階段：第一個(gè)階段（1974年1978年）：初級(jí)單片機(jī)階段。主要是以Inter公司的MCS48為代表。這個(gè)系列的單片機(jī)片內(nèi)集成有8位CPU、并行I/O口、8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，尋址范圍不大于4K，并且沒有串行口。第二個(gè)階段（1978年1983年）：高性能單片機(jī)階段。在這一階段推出的單片機(jī)普遍帶有串行I/O口，并且有多級(jí)中斷處理系統(tǒng)、16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。片內(nèi)RAM、ROM容量加大，并且尋址范圍能夠達(dá)到64K字節(jié)，有的單片機(jī)片內(nèi)還帶有A/D轉(zhuǎn)換接口。這類單片機(jī)的代表有Inter公司的MCS5Motorola公司的6801和Zlog公司的Z8等。第三個(gè)階段（1983年以后）：8位單片機(jī)鞏固發(fā)展以及16位單片機(jī)推出階段。這一階段的主要特性是一方面發(fā)展16位單片機(jī)及單片機(jī)；另一方面同時(shí)不斷完善高檔8位單片機(jī)，改善其結(jié)構(gòu)，以滿足不同的用戶需要。單片機(jī)又可以稱之為單片微控制器,它不是指完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是通過把一個(gè)計(jì)算機(jī)的整體系統(tǒng)集成到一個(gè)很小的芯片上。相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，但是和計(jì)算機(jī)比較，單片機(jī)只缺少了I/O設(shè)備[7]。概括的描述：一塊芯片就可以當(dāng)做一臺(tái)計(jì)算機(jī)[5]。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、能夠?yàn)閷W(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供相當(dāng)便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 單片機(jī)是靠程序來運(yùn)行的，并可以做出修改。通過不同的程序來實(shí)現(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，這是其他的器件需要費(fèi)很多麻煩才能實(shí)現(xiàn)的，有些則是花功夫都很難做到的。單片機(jī)可以通過操作人員編寫的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性。目前，很多人對(duì)匯編語言并不認(rèn)可。可以說，掌握用C語言單片機(jī)編程很重要，可以大大提高開發(fā)的效率。不過初學(xué)者可以不了解單片機(jī)的匯編語言，但一定要了解單片機(jī)具體性能和特點(diǎn)，不然在單片機(jī)領(lǐng)域是比較致命的?？梢钥隙ǖ恼f，最好的C語言單片機(jī)工程師都是從匯編走出來的編程者，因?yàn)閱纹瑱C(jī)的C語言雖然是高級(jí)語言，但是它不同于臺(tái)式機(jī)個(gè)人電腦上的VC++什么的。單片機(jī)的硬件資源不是非常強(qiáng)大，不同于我們用VC、VB等高級(jí)語言在臺(tái)式PC上寫程序，畢竟臺(tái)式電腦的硬件非常強(qiáng)大，所以才可以不考慮硬件資源的問題。還有就是在單片機(jī)編程中C語言雖然編程方便，便于人們閱讀，但是在執(zhí)行效率上是要比匯編語言低10%到20%，所以用什么語言編寫程序是要看具體用在什么場(chǎng)合下?？偟膩碚f做單片機(jī)編程要靈活使用匯編語言與C語言，讓單片機(jī)的強(qiáng)大功能以最高是效率展示給用戶。 在單片機(jī)的編程中，目前占統(tǒng)治地位的軟件還是最低的匯編語言，它是除了二進(jìn)制機(jī)器碼以上最低級(jí)的語言了，選擇這種低級(jí)語言的原因就是因?yàn)閱纹瑱C(jī)沒有家里用的計(jì)算機(jī)那樣的CPU，也沒有像硬盤那樣的具有海量存儲(chǔ)設(shè)備。一個(gè)可視化高級(jí)語言編寫的小程序里面即使只擁有一個(gè)按鈕