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1、摘要台灯亮度自动调节电路系统以STC12C5A60S2单片机为中央控制单元，通过光敏电阻等扩展模块，实现了根据外界光照强度变化台灯自动调节亮度的功能。该设计主要实现了台灯亮度的自动调节，单片机通过光敏电阻来获取外界的光强信息并将该信息转换成数字信号。通过红外模块系统判断台灯附近是否有人，无人时台灯不工作，有人在附近时，台灯会自动开启。当人离开一段时间后台灯会自动关闭并作出提醒，这样便有效地节约了能源。此外系统还带有时间显示的功能，通过按键调节可以对时间进行校正。经过测试，各模块的功能均能正常实现，同时该系统还具有控制简单、反应灵敏等优点。关键词：STC12C5A60S2单片机；光敏电阻；PWM
2、波；红外感应 AbstractThe brightness automatic adjustment circuit system of lamp is controlled by STC12C5A60S2, through other expansions like photoresistor module, brightness of the lamp can be automatically adjusted according to that of the outside. The design makes it possible for the lamp to adjust its
3、brightness automatically , the micro-controller gets light intensity nearby by the photoresistor and the information will be converted into a digital signal. Infrared module of the system judges whether someone is near the lamp , the lamp will automatically turn on when someone is nearby and will no
4、t work when it is not . When people leaves the desk for some time, the lamp will automatically turn off and make a reminder, which effectively saves energy. In addition the system also has the function of time display,which can be corrected by keys . Tests prove that the function of each module can
5、be achieve normally and it is easily to control as well as quick-witted. Keywords: STC12C5A60S2; Photoresistance; PWM; Infrared sensors目录1 绪论61.1 研究课题的背景与意义61.2 本课题的研究内容及实施方案71.3 论文内容安排82 整体方案设计82.1 整体逻辑框图82.2 方案论证93 硬件方案设计113.1 STC12C5A60S2最小系统113.2 光敏电阻123.2.1 光敏电阻的性质123.2.2 光敏电阻模块电路图153.3 液晶显示屏16
6、02153.3.1 1602简介153.3.2 1602与单片机连接图173.4 时钟芯片DS1302183.5 红外传感器193.6 按键模块203.7 蜂鸣器电路204 软件设计214.1 整体软件流程图214.2 各子模块功能设计224.2.1 STC12C5A60S2单片机A/D转换模块224.2.2 STC12C5A60S2单片机中断模块254.2.3 单片机定时器模块274.2.4 光线采集的实现304.2.5 自动断电功能的实现314.2.6 LCD显示模块324.2.7 时钟模块354.3 软件开发环境364.3.1 KEIL简介364.3.2 STC-ISP简介375 系统调
7、试395.1 焊接395.2 调试结果40总结与展望42参考文献43致谢44附录451 绪论1.1研究课题的背景与意义在介绍本课题之前，需要引入一个新的概念智能家居。智能家居以住宅为平台，通过设计将电子线路技术、网络通信技术、自动控制技术以及其他相关技术融入到与生活密切相关设施中的一种技术，它能够帮助提升家居的便捷性和舒适性，同时又能达到环保节能的目的智能家电是智能家居中很重要的一部分，它主导着智能家居的发展方向，也承载着智能家居的主要技术由于人们还没有完全认识到智能家电为我们的生活带来的巨大改善，以及市场消费观念还未完全形成，智能家电的发展还是较为缓慢但随着智能家电市场推广措施的进一步落实，
8、消费者对智能家电认识的深入，智能家电市场的消费潜力必然是巨大的，产业前景光明。台灯是人们在日常生活中必不可少的家用电器，也在逐渐的走向智能化。相对于普通的日光灯，其功耗更小，亮度更集中，是人们在夜晚进行阅读和工作的得力助手。但是由于人们在离开时经常忘记关掉台灯，会造成很大的电力能源的浪费。如果台灯离门较远，每当夜晚来临时，人们又要摸黑去开灯，非常不方便，也有一定的安全隐患。虽然现在出现运用传感器和微控制器自动控制灯的开启与关闭技术，并广泛运用于建筑走廊等处所，但是在家居生活方面，自动控制灯具开关的系统还是很少见的，而且功能不够完善，不够“智能”，比如楼道中的照明灯通常采用声音控制，采用声控的方
9、法可以有效的检测声音信号，再通过中央处理单元控制灯的亮灭，但是却无法做到精确识别和屏蔽干扰，当环境中噪音较多时，如当有车经过时，照明灯将不可避免的被噪声影响而不必要的点亮，这将造成很大的能源浪费。因此这里通过研究以检测人体红外为基础的传感控制电路，来解决目前自动控制电路的不足。目前已有专门用来感应人体红外辐射波长的红外传感器，这便为自动控制照明灯系统提供了性能优良的信号采集模块。本课题设计了以51单片机为基础，通过红外传感器检测人体红外辐射信号来控制台灯开闭的电路系统，当人出现在红外传感器的探测范围内并满足其他设定条件时（如光照较暗时）信号采集模块会传递给单片机一个信号，使台灯开启，这样就省去
10、了抹黑开灯的麻烦。台灯点亮后，可根据外界环境的亮度调节灯光的亮度，以达到人眼舒适的目的。本课题还实现了其他功能，例如时间显示，在一定时间内如果没有检测到有人在台灯附近，则会自动熄灭台灯，这样便节约了能源。1.2 本课题的研究内容及实施方案本课题运用红外传感器作为智能控制的基础，通过传感器采集信息，经过A/D转换将信息传递给单片机，以实现自动控制的功能。要实现自动控制的功能，不仅要掌握单片机的工作原理，还要熟悉单片机编程语言，尤其是对单片机的中断结构和定时功能进行深入了解。本课题运用红外传感器作为智能控制的基础，通过传感器采集信息，经过A/D转换将信息传递给单片机，以实现自动控制的功能。要实现自
11、动控制的功能，不仅要掌握单片机的工作原理，还要熟悉单片机编程语言，尤其是对单片机的中断结构和定时功能进行深入了解。实施方案：在课题前期，大量阅读参考文献，对51单片机的知识做了较为系统地学习，同时也熟悉了光敏电阻的应用：在课题中期，通过对电路的分析，设计应用电路，并分模块对系统进行调试：在课题后期，对设计的过程进行了全面的整理，对设计中出现的问题进行分析总结，最后完成实物的制作和论文的书写。 1.3 论文内容安排（1）绪论。对课题背景和意义做简单概述。（2）整体方案设计。设计系统总体框图，介绍方案的设计流程和设计内容，对各个模块方案进行比较选择，比如：单片机、时钟芯片、显示模块、光线采集模块等
12、。（3）硬件方案设计。设计各个模块的硬件电路，包括单片机最小系统电路、光敏电阻电路、红外模块、蜂鸣器电路，液晶屏电路等，并对硬件电路的工作原理和与单片机的连接方法做了介绍。（4）软件设计。设计软件流程框图，介绍各个模块的工作过程，并简要说明了各个功能的实现方法。（5）系统调试。简介系统调试的内容和实物的实现，介绍编程软件KEIL和STC烧录器的使用方法，对硬件电路焊接和调试过程进行简要说明。总结与展望：对整个论文的总结，对本设计所做的工作以及存在的问题进行讨论和说明。2 整体方案设计2.1 整体逻辑框图红外感应模块 STC12C5A60S2 单片机 光敏电阻模块 时间显示模块 台灯控制模块 图
13、2-1 系统整体框图框图2-1各个部分说明：（1）控制芯片采用STC12C5A60S2，用来对光敏电阻模块和红外模块采集到的信息进行处理，并对台灯模块做出相应的控制。（2）时间显示模块：采用由时钟芯片DS1302，液晶显示屏1602和按键控制电路组成。DS1302可实时提供时间日期的信息，单片机对该信息接收并将信息显示在1602上。三个按键，分别为设置键，加减和减键，实现对日期时间的调整。（3）台灯模块：采用4*4的LED方阵制成台灯，每四个并联然后四列再并联，由单片机I/O口直接驱动。台灯的亮度由单片机根据外界环境的亮度来调节。（4）红外模块：采用一对红外收发对管和比较器组成。红外对管获得外
14、界信息（是否有人），经比较器LM393可直接将信息转换为数字信号0和1，单片机根据此信息对台灯进行相应的控制。（5）光敏电阻模块：由光敏电阻和比较器组成，可获取外界的光照强度，光敏电阻的阻值随着光照的变化而变化，所以光强信息可通过光敏电阻的阻值体现。单片机将此信号进行A/D转换，变为更直观的数字量，由此实现对台灯亮度的调节。2.2 方案论证（1）控制芯片 方案一：采用传统的AT89C51单片机，该单片机片内含2k字节的可反复擦写的只读程序存储器和128字节的随机数据存储器，使用较为简单，但是因为设计中需要对环境的亮度进行采集，所以必须外接A/D转换芯片，这样增加了设计的复杂度和成本。 方案二：选择STC12C5A60S2单片机，该单片机是增强型的51单片机，其代码与传统51单片机完全兼容，但速度是传统8051单片机的8-12倍。而且自带8路10位A/D转换，可满足设计中的光线采集的功能。 综上考虑，采用方案二，选用STC12C5A60S2单片机作为主控芯片。（2）显示模块方案一：采用液晶显示屏LCD1602，该显示屏可显示数字和字符，且操作简单。缺点是不能显示汉字。方案二：采用液晶显示屏LCD12864，该液晶屏可显示汉字和数字，但是占用接口较多。方案三：采用Nokia5510，这是最新的显示屏，综合了上述的优点。不足之处是此液晶屏的屏幕太小。考虑到本设计只需显示日
