【正文】 the lamp sensor detection range. In addition, when the body is too close to the desktop. The buzzer alarm to warning to correct posture by the lamp automatic sensor. In the same time, lighting control circuit to control lights dimmed. if within a certain period of time not to leave the desktop the lights automatically extinguished, The lights brighten and remove the alarm when the correct good posture . It is features is automatic light switch, energy conservation。然后介紹設(shè)計(jì)中用到的單片機(jī)的功能以及傳感器的選擇。其特點(diǎn)是自動開關(guān)燈，節(jié)約能源；且能糾正坐姿，防止近視。其原理是：以 人體紅外輻射（波長為 ）為傳感信號，當(dāng)人體在臺燈的范圍內(nèi)且環(huán)境光強(qiáng)較弱時，自動感應(yīng)開燈，省去黑夜摸燈的麻煩；當(dāng)人離開臺燈傳感器檢測范圍，自動感應(yīng)關(guān)燈。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) Tianjin University of Technology and Education 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 專 業(yè)： 電氣技術(shù)教育 班級學(xué)號： 電氣 061139 學(xué)生姓名： 周長 穩(wěn) 指導(dǎo)教師： 路海龍 講師 二 〇 一一 年六月 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的智能節(jié)能臺燈設(shè)計(jì) The design of Intelligent Energy Saving Table Lamp Based on Microputer 專業(yè)班級： 電氣 0611 學(xué)生姓名： 周長穩(wěn) 指導(dǎo)教師： 路海龍 講師 學(xué) 院： 自動化 與電氣工程學(xué)院 2020 年 6 月 摘 要 單片機(jī)滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡 ， 臺燈已是千家萬戶的必需生活用品，當(dāng)夜晚來臨時，人們摸黑去開燈，非常不方便，而當(dāng)離開時，人們又經(jīng)常忘記關(guān)燈而造成巨大的能源浪費(fèi)。 本文設(shè)計(jì)制作了一種智能臺燈，主要是以 紅外熱釋電處理芯片 BISS0001和單片機(jī)組成的紅外傳感控制電 路。另外當(dāng)人身體太靠近桌面時，臺燈自動感應(yīng)，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)，警告糾正坐姿，同時燈光控制電路控制燈光變暗，若在一定時間內(nèi)未離開桌面則自動熄滅，當(dāng)糾正好坐姿則消除警報(bào)，燈光變亮。 本文首先介紹結(jié)合了單片機(jī)的智能化電器的普遍推廣推動了家用小電器臺燈的智能化。最 后進(jìn)行臺燈的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。 can correct posture and prevent myopia. This paper first introduces the intelligent bination of SCM appliances to promote the general promotion of the small household electrical appliances intelligent lamp. And then used to introduce singlechip design features as well as the sensor of choice. The final table of the hardware design and software design. Key Words： Atmega16 Microputer。Intelligent Table lamp。隨著電子產(chǎn)品的 快速 發(fā)展，家用電器也越來越偏向智能化 ，已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)際中的有智能洗衣機(jī)，智能電飯鍋，智能電磁爐等，而所用的智能化家用電器都用一個共同的特點(diǎn)，都是利用單片機(jī)作為中央控制單元。隨著智能控制理論和人工智能研究的深入，各種更加逼真地模擬人類智能的家用電器會更多地出現(xiàn)，而單片機(jī)和智能理論的結(jié)合，將來不但更多地改進(jìn)現(xiàn)行家用電器，而且將會產(chǎn)生全新的家用電器。 隨著家用電器的發(fā)展，作為家用電器當(dāng)中的小臺燈也要順應(yīng)科技的發(fā)展步伐走向智能化。但是，隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展和人們的需求變化，傳統(tǒng)的臺燈已經(jīng)感受到產(chǎn)品更新?lián)Q代的威脅。同時，智能臺燈在黑暗的時候自動開關(guān)燈的功能也讓使用者使用起來更方便，省去黑暗摸燈 的麻煩。 臺燈不僅在功能上日趨向智能化，同時在外觀上 已逐步向組合化、裝飾化、情趣化方向發(fā)展。裝飾化 ， 裝飾化臺燈注重裝飾效果，體現(xiàn)鮮明的藝術(shù)特色，使臺燈成為一件具有實(shí)用性的藝術(shù)品。質(zhì)料上不再是單一塑料制品，還采用不銹鋼、銅、玻璃等材料制成，風(fēng)格各異。情趣化 ， 情趣化臺燈往往以小巧玲瓏、想象豐富等特點(diǎn)而頗受青少年青睞 。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 研究的意義 在節(jié)約電能方面的意義 我國政府非常重視節(jié)能和節(jié)約。北京 2020 年奧運(yùn)場館建設(shè)，在“科技奧運(yùn)，人文奧運(yùn)，綠色奧運(yùn)”三大理念的基礎(chǔ)上，又提出“勤儉辦奧運(yùn)”的方針，充分體現(xiàn)政府節(jié)能，節(jié)約的決心！國家發(fā)改委提出了“電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能工程”、“建筑節(jié)能工程”、“綠色照明工程”等十大重點(diǎn)節(jié)能工程，通過這十大工程，“十一五”期間將實(shí)現(xiàn)節(jié)約 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的目標(biāo)。廣大電氣技術(shù)工作者只有認(rèn)認(rèn)真真研究節(jié)約電能的理論和技術(shù)，開發(fā)出優(yōu)良的節(jié)電產(chǎn)品并應(yīng)用于實(shí)際，才能從根本上貫徹國家規(guī)定的各項(xiàng)節(jié)能法規(guī)，造福于社會。據(jù)資料報(bào)道，目前城市照明（指景觀照明和功能照明的統(tǒng)稱），年用電量約占全國總發(fā)電量的 4%～ 5%。目前我國城市 公共照明每年開支達(dá)數(shù)百億元。它的技術(shù)思想為：在繁忙時段，控制路燈保持較強(qiáng)的照度，午夜時分，自動調(diào)光；后半夜車稀人少時，控制路燈保持較低的照度的照明。我國已有獨(dú)立自主知識產(chǎn)權(quán)的這方面技術(shù)產(chǎn)品如哈工大樓宇自動化研究所研制的“金鹵燈調(diào)壓調(diào)光系統(tǒng)”，在城市道路照明應(yīng)用中運(yùn)行效果優(yōu)良。 智能節(jié)能臺燈最大的優(yōu)點(diǎn)就是省電和方便。省電是比較重要的，現(xiàn)在全世界都缺少電能。我國也是，每到夏天就有很多省市拉閘限電。節(jié)省的電能為 10Wｘ 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 。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?。「匾饔玫氖黔h(huán)境保護(hù)。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)的罪魁 禍?zhǔn)?。智能?jié)能臺燈在節(jié)約電能的同時也保護(hù)了自然環(huán)境，一舉兩得。全國政協(xié)委員、沈陽何氏眼科醫(yī)院院長何偉呼吁，關(guān)注我國青少年視力健康，切實(shí)加強(qiáng)中小學(xué)生近視眼的防治工作刻不容緩。 近視正嚴(yán)重危害青少年的健康成長，同時影響我國高素質(zhì)人才職業(yè)的篩選，縮小特殊職業(yè)人員的選取范圍，更是對實(shí)現(xiàn)我國二十一世紀(jì)健康目標(biāo)的嚴(yán)重挑戰(zhàn)。近年來我國近視眼患病率已上升到世界第二位，僅次于日本，總數(shù)量居世界第一。市售的藥物和器具只能起到一定的調(diào)理和緩解作用， 而手術(shù)和激光治療有嚴(yán)格的年齡限制，而且還包含著嚴(yán)重的隱患和風(fēng)險(xiǎn)。 我國的中小學(xué)生之所以出現(xiàn)這么嚴(yán)重的近視問題，原因是他們在平時在燈下學(xué)習(xí)或做作業(yè)的時候不注意坐姿，由于離光源太近，久而久之使視力下降，出現(xiàn)了近視眼。為使中、小學(xué)生在燈下看書或做作業(yè)時，不能離燈 太 近，若超過規(guī)定 (即調(diào)定 )的距離，燈光便 自動變暗乃至熄滅，而離開規(guī)定距離，燈光則自動變亮，我們設(shè)計(jì)了一種智能臺燈。從而 使你 養(yǎng)成良好的讀書寫字姿勢，保護(hù)好視力 防止近視眼，這個功能都是 臺燈根據(jù)人體探測電路的輸出信號來 控制，如果晚上工作學(xué)習(xí)太累不小心趴在臺燈下睡著了， 臺燈 的傳感器檢測到你離光源太近，經(jīng)提醒電路暗燈提醒未離開則在單片機(jī)程序控制下 自動熄滅 臺燈，同時起到了省電的作用 。下面就介紹一下智能節(jié)能臺燈的大腦，單片機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r以及在各個領(lǐng)域中的實(shí)際應(yīng)用。 單片機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 微型計(jì)算機(jī)即單片機(jī)， 1976 年 Intel 公司推出了 8位的 MCS48系列單片機(jī)，它以等特點(diǎn)，贏得了廣泛的應(yīng)用和好評，為單片機(jī)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，成為單片機(jī)發(fā)展史上一個重要階段。到 80 年代末，世界各地已相繼研制出大約50個系 列 300 多個品種的單片機(jī)產(chǎn)品，其中包括 Motorola 公司的 6801， 6802， Zilog公司的 Z8系列， Rockwell 公司的 6501， 6502 等，此外，日本的 NEC 公司，日立公司等也不甘落后，相繼推出了各自的單片機(jī)品種。 MCS51系列是在 MCS48 的基礎(chǔ)上 在 上世紀(jì)八十年代初發(fā)展起來的，雖然它是 8位的單片機(jī)，但其功能較 MCS48有很大的增強(qiáng)。繼 8位單片機(jī)之后，又出現(xiàn)了 16 位單片機(jī)， 1983 年 Intel 公司推出的 MCS96 系列 處理器。與 MCS51 相比， MCS96 不但字長增加一倍，而且在其它性能方面也有很大的提高，特別是芯片內(nèi)還增加了一個4路或 8路的 10位 A/D轉(zhuǎn)換器，使其具有 A/D 轉(zhuǎn)換的功能。但其位數(shù)不一定會繼續(xù)增加，盡管現(xiàn)在 已經(jīng)有了 32 位單片機(jī)，但使用的并不多。此外，專用化也是單片機(jī)的一個發(fā)展方向，針對單一用途的專用單片機(jī)將會越來越多。單片機(jī)能最好地滿足嵌入式應(yīng)用的環(huán)境要求，例如，芯片級的物理空間、大規(guī)模集成電路的低價位、良好的外圍接口總線和突出控制功能的指令系統(tǒng)。因此，當(dāng)前單片機(jī)在電子系統(tǒng) 中的廣泛使用，使經(jīng)典電子系統(tǒng)迅速過渡到智能化的現(xiàn)代電子系統(tǒng)。 臺燈的發(fā)展現(xiàn)狀 臺燈本來是一個非常簡單的照明工具， 就是一個電源加一個燈泡， 但是隨著科技的進(jìn)步，人們開始對臺燈的功能要求也開始日漸提高。 護(hù)眼臺燈 的護(hù)眼原理 護(hù)眼臺燈 主要由單端熒光燈和燈具兩部分組成。 它的工作原理是 把低頻閃提高至高頻閃，這種護(hù)眼燈采用變頻電子鎮(zhèn)流器，將電頻率由 50H z 提高至 5500H z以減少頻閃，采用三基色熒光粉，減少了炫光效應(yīng)，使得光線柔和不刺目，使人眼感受不到頻閃不適，以此來減輕視力疲勞。 普通臺燈在 50 赫茲的交流電狀態(tài)下正常工作的時候，每秒鐘會發(fā)生閃爍 100 次左右，如此高的閃爍頻率，光靠人眼是看不出來的。而護(hù)眼燈的原理則是將 50 赫茲的電頻率提高到 40000 至 55000赫茲，而相應(yīng)的臺燈每秒鐘的閃爍頻率就會大幅度下降，有的甚至可以下降為零，從而起到保護(hù)視力的功能。 節(jié)能臺燈 一般的節(jié)能臺燈都是在燈泡上做研究，盡量使用節(jié)能燈具，可以把白熾燈泡換成LED的節(jié)能型燈泡。 目前已有專業(yè)人員 研發(fā)出半導(dǎo)體環(huán)保節(jié)能臺燈，將半導(dǎo) 體 LED 用于室內(nèi)照明 。本實(shí)用新型臺燈提供的光線照度均勻、無閃爍，并且產(chǎn)品使用壽命長、省電、反應(yīng)速度快、環(huán)保、防爆、冷光源、安全性高，適合一般的工作、學(xué)習(xí)、居住等局部照明之用。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 研究內(nèi)容 隨著智能化技術(shù)的飛速發(fā)展，智能化家用電器的日益普及，作為千家萬戶日常使用的家用小電器 智能節(jié)能臺燈也應(yīng)運(yùn)而生。將硬件設(shè)計(jì)分為傳感器及信號處理部分、以 Atmega16組成的中央處理單元、提醒電路及 LED 驅(qū)動電路。軟件設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，將各模塊設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行總調(diào)。 第二章對中央控制單元做了詳細(xì)的介紹，選擇了 Atmega16 作為控制器，對其功能、特性做了詳細(xì)說明。 第四章對智能節(jié)能臺燈的硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)，劃分成為傳感器信號處理，單片機(jī)最小系統(tǒng)以及 LED 驅(qū)動 電路和 提醒 電路，分別設(shè)計(jì)出電路結(jié)構(gòu)，并說明其功能作用。 第六章是本論文的總結(jié)和進(jìn)一步工作展望。提高了指令執(zhí)行速度 (1Mips/MHz)，克服了瓶頸現(xiàn)象，增強(qiáng)了功能；同時又減少了對外設(shè)管理的開銷，相對簡化了硬件結(jié)構(gòu)，降低了成本 。 AVR 單片機(jī)的 I/O 線全部帶可設(shè)置的上拉電阻、可單獨(dú)設(shè)定為輸入 /輸出、可設(shè)定（初始）高阻輸入、驅(qū)動能力強(qiáng)（可省去功率驅(qū)動器件）等特性，使 I/O 口的資源靈活、功能強(qiáng)大、可充分利用。 AVR 單片機(jī)技術(shù)體現(xiàn)了單片機(jī)集多種器 件 (包括 FLASH 程序存儲器、看門狗、EEPROM、同 /異步串行口、 TWI、 SPI、 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器、定時器 /計(jì)數(shù)器等 )和多種功能于一身，充分體現(xiàn)了單片機(jī)技術(shù)的從 “片自為戰(zhàn) ”向 “片上系統(tǒng) SOC”過渡的發(fā)展方向。它具備了高可靠性、功能強(qiáng)、高速度、低功耗和低價位的特點(diǎn)。 下圖為 ATmega16 管腳圖 。而通信的可靠性和有效性直接影響到了系統(tǒng)的功能。 AVR 單片機(jī)的通用同步和異步串行接收器和轉(zhuǎn)發(fā)器 (USART) 是一個高度靈活的串行通訊設(shè)備。 ATMega16 單片機(jī)控制串口寄存器有 UDR,UCSRA,UCSRB,UCSRC,UBRRH。將數(shù)據(jù)寫入 UDR 時實(shí)際操作的是發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器存器 (TXB)，讀 UDR 時實(shí)際返回的是 接收數(shù)據(jù)緩沖寄存器 (R