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1、 1 第九届 科文学院科研立项 设计报告 参参 赛赛 题题 目 目 基于单片机的智能节能台灯设计基于单片机的智能节能台灯设计 参参 赛赛 系系 别 别 信息科学系信息科学系 参参 赛赛 班班 级 级 0909 电信电信 2 2 学学 生生 姓姓 名 名 许益斌 蒋露 丁飞许益斌 蒋露 丁飞 2 目录 摘要摘要 3 ABSTRACT 4 1 绪论绪论 5 2 1 单片机主机系统电路 7 2 1 1系统电路组成 7 2 1 2 系统工作原理 8 2 1 3系统控制核心 8 2 2 红外传感器电路 9 2 2 1人体位置检测 10 2 2 2环境光检测 10 2 2 3过零检测部分 11 2 3 输
2、出控制部分电路 11 2 4 电源控制部分 12 2 5 遥控器部分 13 3 系统的软件设计系统的软件设计 14 3 1 系统程序框图 14 3 2 系统主程序设计 15 3 3 采样子程序设计 17 3 4 滤波程序设计 18 3 5 遥控器程序设计 19 4 结语结语 22 参考文献参考文献 23 附录附录 A 24 3 摘要摘要 这个智能台灯的主要设计思想来源于生活 台灯是一般家庭的生活必需品 但 由于经常忘记关灯而造成巨大的能源浪费本文给出了一种基于 BISS0001 和单片机 89C51 组成热释电红外传感器控制电路来制作一种智能台灯的设计方法 该方法的控制可以根 据台灯旁边是否有
3、人以及光线的强弱来自行控制台灯的关和开 从而使人们使用起来比 较方便 而且能起到节能的效果 基于单片机控制的智能节能台灯 社会在不断进步 人类在不断追求 市场在不断 变化 高科技应用含量决定着产品发展的新趋势和前景 智能化技术在电子产品领域的 应用意义深远 随着电子产品的快速发展 家用电器也越来越偏向智能化 已经应用于 实际中的有智能洗衣机 智能电饭锅 智能电磁炉等 而所用的智能化家用电器都用一 个共同的特点 都是利用单片机作为中央控制单元 结合了单片机的智能家用电器和普 通家用电器相比 功能上更强 使用更方便 安全可靠性也更高 最重要的是更节省电 能 提高了家用电器的品质 关键词 智能 省电
4、 方便 保护视力 AbstractAbstract The system of the main idea is derived from life the lamp is the average family necessities of life but often forgot to turn off the light of energy and enormous waste of this article gives a monolithic integrated circuits 89c51 biss0001 and based on the infrared sensors in
5、terpretation of the control circuit to make an intelligent lamp approach The method of control on the desk next to whether a man and the light of their console to the door and opened people use more convenient and forms of energy conservation Revivification control of a lamp energy the progress huma
6、n being the market has changed higher technology applications in the product development of new trends and prospects intellectualized technology in the electronics field of application of far reaching significance with the rapid development of electronic products a combination of household monolithi
7、c integrated circuits and household functions stronger and more convenient usage and more higher reliability and security the most important thing is more economical electricity and to improve the quality of the household Keywords intelligent electricity and preserve your eyesight 4 1 1 绪论绪论 智能化产品在各
8、个领域都有出色的应用 所以我们打算研究是智能化台灯 虽然按 键式随着科技的高速发展 各种各样的科技产品 家用电器走入人们的生活 这一切都 大大地提高了人们的工作效率 改善了人们的生活 现在电器的发展趋势是智能化 这 样会使人们使用起来更方便的台灯还是台灯市场的主体 但是 现代电子技术的发展和 人们的需求变化 已使传统的台灯感受到产品更新换代的威胁 智能型的电器产品渐渐 进入人们的生活中 台灯是人们生活中用来照明的一种家用电器 它一般分为两种 一种是立柱式的 一种是有夹子的 它的工作原理主要是把灯光集中在一小块区域内 集中光线 便于工 作和学习 一般台灯用的灯泡是白炽灯或者节能灯泡 有的台灯还有
9、应急功能 用于停 电时无电照明已用来应急 它是千家万户的必需生活用品 目前 灯具市场上出售的台灯种类繁多 一般的台灯均采用 220V 交流电源供电 日 光灯管 白炽灯泡为光源 手动开关或触摸感应式开关来控制 但这类台灯 存在很多 弊端 一是电压是不安全电压 给人们使用带来不安全因素 二是日光灯还具有频闪效 应 经常使用会给人的眼睛带来一定的伤害 三是耗电量大 台灯通常都是以日光灯为 主 在几瓦到几十瓦之间 四是人工化 人们由于手工操作 往往会忘记关灯 这也造 成电能的浪费 到目前为止 在灯具市场上 很少见到采用 6V 的直流电源供电的一种 人体智能台灯 它具有既不会出现触电 使用寿命长 无辐射
10、 又无污染等优点 智能台灯可分成自动和手动两种模式 在自动模式下 台灯能根据环境光的亮暗与 人是否被台灯所检测到 人是否在 来自动开启台灯 当人被微机检测到 环境光又达 到某个程度的时候 可以设定与调节 台灯就会开启 如果环境光没有达到这个程度 台灯不会开启 当人没有被微机检测到 无论多暗 台灯也不会开 1 手动模式是为了不习惯使用自动模式的人或是台灯中的微机出故障等紧急情况时用的 在手动模式下 智能台灯和普通台灯是一样使用的智能台灯最大的优点就是省电和方便 方便不用多说了 来之则亮 去之则暗 不用动手 省电是比较重要的 现在全世界都缺少电能 2003 年 美国和加拿大大面积停 电 我国也是
11、每到夏天就有很多省市拉闸限电 如果用上我们的智能台灯 那么假设一天我们可以 节省 10min 的开灯时间 灯上装的是 10W 的节能灯泡 一个 10W 的节能灯泡相当于 40W 的白炽灯 泡 节省的电能为 10W 600s 6000J 一个月 30 天 就能节省 180000J 一年就能节省 2190000J 的电能 相当于 0 6 千瓦时 不要小看这个 0 6 千瓦时的电能 如果全国人都能每年节省 0 6 千瓦时的电能 那么每年全国会省下 7 8 亿千瓦时的电能 这 7 8 亿千瓦时的电能相当节省接近 4 亿人 民币 4 亿人民币可以建造多少所希望小学 可以 5 救助多少无家可归的孤儿 可以
12、圆多少贫穷的孩子无法圆的上学梦啊 更重要作用的是环境保护 大 家都知道我国有 70 的电能来自火力发电厂 而火力发电厂少发一度电 就是 1 千瓦时 会减少 1 千 克的 CO2 排放 那么节省 3 9 亿度的电能就等于少向大气排放 39 万吨的 CO2 而 CO2 是温室效应 的最归祸首 就是因为全球向大气排入过多的 CO2 导致了温室效应的加剧 海平面上升 大片的土 地被淹没 气候变暖 降水和土壤湿度进一步减少 气候逐 渐干旱 土地沙漠化和草原退化将变的更加严重 6 2 2 系统主要硬件电路设计系统主要硬件电路设计 2 1 单片机主机系统电路单片机主机系统电路 2 1 1 系统电路组成系统电
13、路组成 AT89C51 单片机 热释电红外传感器 2 信号 处理 电路 电源控制电路 遥控器 热释电红外传感器 1 输出提醒电路 图 2 1 单片机控制系统原理框图 本系统组成如图一所示 主要由三部分组成 1 传感器及信号处理部分 检测人体辐射红外信号及光强信号经过处理后变成可 处理的数字信号 2 以 89C51 组成的中央处理单元 处理信号并发出控制命令 3 输出提醒电路及电源控制控制电路 给出提醒信号并根据 89C51 给出的命令控制灯光 2 7 2 1 2 系统工作原理系统工作原理 整个系统是以 89C51 控制下工作的 其工作过程为 当环境光比较强时 光敏电阻 阻值比较小 信号处理电路
14、检测到低电平信号 禁止热释电红外传感器工作 省去了 89C51 处理过程 当环境光比较弱时 光敏电阻阻值变大 信号处理电路接收到高电平 从而启动热释电红外传感器工作 热释电红外传感器 1 探测比较远的距离 当人体进入 到传感器 1 的控测范围内且光强较弱时 信号检测电路处理信号 并向单片机发送一个 中断 89C51 启动灯光控制电路 使灯慢慢变亮 当环境光比校弱时 且人体过于靠近桌 面 热释电红外传感器 2 检测到信号 同时了在热释电红外传感器 1 的控测范围内 信 号处理电路同时向 89C51 发送信号 89C51 处理信号根据优先级顺序 屏蔽掉热释电红 外传感器 1 的信号 启动延时电路
15、发出警报使人离开 若在设定的时间内未离开桌面 则启动灯光控制电路 使灯慢慢熄灭 3 当人体离开热释电红外传感器 2 的控测范围且在 热释电红外传感器 1 的控测范围内时 灯光又慢慢变亮 2 1 3 系统控制核心系统控制核心 AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压 高性能 CMOS8 位微处理器 俗称单片机 它是 51 系列单片机的一个成员 是 8051 单片机的简化版 是一种带 2K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机 单片机的可擦除只读存储器可 以反复擦除 100 次 该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造 与工业标准 的 MCS 51 指
16、令集和输出管脚相兼容 由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个 芯片中 ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器 因此 AT89C2051 构成的单片机系 统是具有结构最简单 造价最低廉 效率最高的微控制系统 省去了外部的 RAM ROM 和接口器件 减少了硬件开销 节省了成本 提高了系统的性价比 为很多嵌入式控制 系统提供了一种灵活性高且价廉的方案 如附录 A 所示是由单片机组成的报警及灯光控制电路 当外部无任何中断时 89C51 控制 74LS138 的使能控制端 使后面电路不工作 当有中断一产生时 89C51 启动 74LS138 向 P0 脚低 4 位发送信号 控制灯慢慢亮 当中断 1 和中断 0 同时产生时 89C51 屏蔽掉中断 1 启动 74LS138 向 P0 脚低四位发送数据 使灯光慢慢变暗 这里采 用 74LS138 控制 DC832 可以节省 89C51 的管脚 有利于扩展 以便于控制多盏灯 由于 采有 DC0832 可以有效地使灯实现阶梯形的变化 8 2 2 红外传感器电路红外传感器电路 图 2 2 传感器组成的信号检测及处理部分 图 2
