【正文】 y adjust brightness. When the ambient light is dark to a certain extent , and the presence of people around when the lamp will automatically turn on and automatically adjust the LED luminous intensity depending on the environment , thus protecting the user39。 photosensitive resistance as light sensors , the role is to collect ambient light signal, the feedback to the microcontroller different analog voltage value by STC12 series MCU internal builtin a / D conversion MCU judgment on the strength of the ambient light to further adjust the LED lightemitting diode control PWM duty cycle, adjusting lamp luminous intensity. Key words:infrared pyroelectric。 photosensitive resistance。 A / D converter。 CDIO 一級(jí)項(xiàng)目論文 第 1 頁(yè)共 25 頁(yè) 1 引言 項(xiàng)目概述 臺(tái)燈作為自電氣革命以來(lái)，逐漸覆蓋幾乎全世界家家戶(hù)戶(hù)的必需品。雖然發(fā)光源有了很大的性能升級(jí)，但是傳統(tǒng)臺(tái)燈的控制方法無(wú)非是手動(dòng)按動(dòng)一個(gè)機(jī)械開(kāi)關(guān)，來(lái)打開(kāi)關(guān)閉臺(tái)燈或者是調(diào)節(jié)它的亮度。智能臺(tái)燈就能很好的解決這個(gè)問(wèn)題，人離開(kāi)時(shí)他就會(huì)自行斷電，人在附近自動(dòng)點(diǎn)亮，更可以隨著環(huán)境光自行調(diào) 節(jié)亮度。 設(shè)計(jì)目的 智能臺(tái)燈項(xiàng)目旨在制作一個(gè)具有可以判斷是否有人還有根據(jù)光強(qiáng)調(diào)節(jié)發(fā)光亮度的的 LED臺(tái)燈，達(dá)到節(jié)約電能，方便使用和保護(hù)視力的作用。 設(shè)計(jì)任務(wù) 完成項(xiàng)目的方案設(shè)計(jì)，并在論證方案設(shè)計(jì)的可行性后設(shè)計(jì)出系統(tǒng)原理圖，并完成系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試。本設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)， 通過(guò)人體熱釋紅外和光敏電阻兩個(gè)核心傳感器共同作用下，單片機(jī)為系統(tǒng)處理器核心，控制 LED發(fā)光二極管亮滅、點(diǎn)亮?xí)r間、明暗程度等效果。（ 2）查閱相關(guān)資料，根據(jù) 臺(tái)燈需要 實(shí)現(xiàn)的功能，畫(huà)出系統(tǒng)工作原理吳昊 單片機(jī)控制模塊及軟件設(shè)計(jì) 楊雪 銀承龍 照明電路設(shè)計(jì) 石商全 人體熱釋紅外模塊 CDIO 一級(jí)項(xiàng)目論文 第 2 頁(yè)共 25 頁(yè) 框圖。以確保產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可行性、科學(xué)性。 （ 5）選擇芯片和設(shè)計(jì)電路時(shí)考慮先仿真后制板，大大節(jié)約了制板失敗花費(fèi)的財(cái)力和精力。 2 項(xiàng)目總體方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng) 設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)控制 方案一：采用純模擬控制電路，使用運(yùn)算放大器對(duì)光敏信號(hào)以及人體熱釋紅外信號(hào)進(jìn)行采集放大，通過(guò)比較器觸發(fā)臺(tái)燈的點(diǎn)亮或者讓臺(tái)燈熄滅，采用 555 定時(shí)器調(diào)整臺(tái)燈點(diǎn)亮持續(xù)的時(shí)間。 由于此項(xiàng)目?jī)H采用 5V 供電，照明燈光使用 LED 發(fā)光二極管組，而控制 LED 的亮度而不使產(chǎn)生色差，最佳的方法就是使用 PWM 脈寬調(diào)制控制。雖然外設(shè)電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但是單片機(jī)需要處理的數(shù)據(jù)并不繁重，所以我們選擇價(jià)格比較低廉的 MCS51 系列的單片機(jī)作為系統(tǒng)主控模塊，最終采用的是宏晶公司生產(chǎn)的 STC12C5A60S2 單片機(jī) 人體熱釋紅外 方案一：使用 RE200B 人體熱釋紅外傳感器，通過(guò) LM358 進(jìn)行兩級(jí)信號(hào)運(yùn)算放大，通過(guò)LM393 電壓比較輸出電平?jīng)Q定是否使系統(tǒng)工作，點(diǎn)亮 LED。它配以熱釋電紅外 傳感器和少量外接元器件構(gòu)成被動(dòng)式的熱釋電紅外開(kāi)關(guān)。 相比較技術(shù)的成熟和電路設(shè)計(jì)的可行性易操作性，選擇方案二可以方便實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)輸入，一位 TTL 電平輸出的形式，方便于對(duì)單片機(jī)中斷的觸發(fā)。 光敏傳感 由于使用光敏電阻是線形原件，采樣模擬信號(hào)必須經(jīng)過(guò) AD 轉(zhuǎn)換才可以給單片機(jī)使用。 CDIO 一級(jí)項(xiàng)目論文 第 3 頁(yè)共 25 頁(yè) 方案二：使用 STC 單片機(jī)內(nèi)部集成的 10 位 AD 轉(zhuǎn)換，因?yàn)?STC 系列增強(qiáng)型 51 單片機(jī)多款內(nèi)部集成 AD 轉(zhuǎn)換，以單片機(jī) AVCC 作為參考電壓直接在單片機(jī)程序中內(nèi)部進(jìn)行轉(zhuǎn)換操作。 照明方式 方案一：使用白熾燈之類(lèi)的電阻式發(fā)光體，通過(guò)線性調(diào)壓調(diào)節(jié)亮度 方案二：使用高亮度白色 LED 發(fā)光二極管組作為發(fā)光元件，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生 PWM 驅(qū)動(dòng)亮度變化 白熾燈發(fā)光效率低，極大部分能量損耗在熱損，不符合項(xiàng)目節(jié)能的理念?？紤]以上優(yōu)勢(shì)選擇方案二。 傳感器模塊分為人體熱釋紅外傳感器檢測(cè)模塊和光敏電阻模塊。單片機(jī)模塊負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)信號(hào)的處理，內(nèi)部 A/D 轉(zhuǎn)換，中斷的響應(yīng)以及 PWM 脈寬調(diào)制的輸出。 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 各個(gè)單元電路的工作原理和實(shí)現(xiàn)的功能 電源模塊 圖 電源電路原理圖 在綜合考慮了本系統(tǒng)功耗及成本問(wèn)題后，我們采用了電子產(chǎn)品中常見(jiàn)的三端穩(wěn)壓集成芯LM1117。芯片輸入端采用一個(gè) 104 瓷片電容濾去輸入端電壓中的高頻紋波，輸出端同樣采用了一個(gè) 10UF 電解電容和 104瓷片電容分別濾去電源輸出端的低頻和高頻紋波，以保證電源提供電能的穩(wěn)定性。 CDIO 一級(jí)項(xiàng)目論文 第 5 頁(yè)共 25 頁(yè) BISS0001 人體熱釋紅外檢測(cè)模塊 圖 和 RB200B 的人體熱釋紅外模塊 紅熱釋電模塊由紅外傳感器 RE200B、 BISS0001 組成的信號(hào)檢測(cè)及處理電路。探頭內(nèi)包含兩個(gè)互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元，而且制成的兩個(gè)電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對(duì)兩個(gè)熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生釋電效應(yīng)相互抵消，于是探測(cè)器無(wú)信號(hào)輸出。 BISS0001 是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時(shí)間定時(shí)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器等構(gòu)成的數(shù)模混合專(zhuān)用集成 電路。 R RR8 和 C C4 組成的延時(shí)電路。 光敏電阻模塊 圖 光敏電阻模塊 本電路為 光敏電阻模塊，由光敏電阻和一個(gè)滑動(dòng)變阻器串聯(lián)而成，根據(jù)光敏電阻在光照強(qiáng)度不同的情況下，電阻值呈線性變化的原理，使之與滑變分壓值產(chǎn)生變化。 阻容并聯(lián) 接入為了濾除一些雜波干擾。 MCU 主控電路 圖 單片機(jī)電路原理圖 本電路為系統(tǒng)的主控電路原理圖，本電路采用 STC 公司生產(chǎn)的 STC12C5A60S2 單片機(jī)作為主控芯片。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash。另外 STC89X52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種 軟件 可選擇節(jié)電模式。完全能勝任本系統(tǒng)的信號(hào)處理和實(shí)現(xiàn)相關(guān)控制。電路中，我們采用的是 的晶體振蕩器，采用兩個(gè) 22PF 的電容作為晶振的起振電容。 CDIO 一級(jí)項(xiàng)目論文 第 7 頁(yè)共 25 頁(yè) LED 發(fā)光二極管組控制電路 圖 發(fā)光二極管組 電路采用 NPN 型三極管按達(dá)林頓管方式做驅(qū)動(dòng)電路，提高電流放大倍數(shù)，增加電流驅(qū)動(dòng)能力。電阻起到限制二極管電流的作用，防止電流過(guò)大損壞發(fā)光二極管。繪制的 PCB板電路圖如下所示。通過(guò)合理布局，即保證了電路的美觀，也讓信號(hào)干擾較少到最小。PCB 圖如 所示 。采用 5V 供電，最高運(yùn)作頻率 35Mhz， 6T/12T 可選。 30 14 銅板 普通電路單面銅板 2 15 15 排針 普通常用排針 5 16 電阻 恰當(dāng)規(guī)格電阻若干 20 總計(jì) 30 表 31 產(chǎn)品材料介紹 主要原件 介紹 1) RE2