智能型多功能LED臺(tái)燈

原創(chuàng)性聲明本隊(duì)鄭重聲明：本隊(duì)所設(shè)計(jì)的作品，是本隊(duì)在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，利用暑期課余時(shí)間獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。本作品除了參考文獻(xiàn)列舉的地方外，不含任何其他人已經(jīng)發(fā)表或制作的研究成果。本聲明的法律結(jié)果由本隊(duì)承當(dāng)。二零隊(duì)員簽名：***目錄摘要………………31.系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案……………………41.1方案的提出…………………41.2系統(tǒng)方案介紹………………41.3功能與指標(biāo)…………………51.4實(shí)現(xiàn)原理……………………61.5硬件框圖……………………71.6軟件流程……………………102.系統(tǒng)測(cè)試…………122.1熱釋電紅外傳感測(cè)試………122.2臺(tái)燈電池滿(mǎn)電工作時(shí)間測(cè)試………………122.3臺(tái)燈電池電能檢測(cè)測(cè)試……132.4測(cè)試設(shè)備……………………132.5特色…………133.結(jié)論………………134.附錄………………13附1.元器件明細(xì)表…………………13附2.電路圖圖紙……………………14附3.程序清單………15附4.參考文獻(xiàn)………385.查新報(bào)告…………38摘要本工程針對(duì)臺(tái)燈的節(jié)電和使用的方便性進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)與研究，以單片機(jī)為核心，綜合運(yùn)用熱釋電紅外、太陽(yáng)能充電、光檢測(cè)等技術(shù)，設(shè)計(jì)制作出智能型多功能LED臺(tái)燈。該臺(tái)燈具有自動(dòng)開(kāi)、關(guān)，自動(dòng)調(diào)光等功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)臺(tái)燈用電情況和亮度調(diào)節(jié)的智能控制。本工程創(chuàng)造性設(shè)計(jì)出活動(dòng)臺(tái)燈頭，可作為外用手燈，并加裝語(yǔ)音提示電路，實(shí)現(xiàn)了一燈多用、充電、糾正坐姿及用眼過(guò)度語(yǔ)音提示的節(jié)能環(huán)保的智能型LED臺(tái)燈的設(shè)計(jì)理念。關(guān)鍵詞：智能單片機(jī)LEDAbstractThisprojectfortheuseofinnovativelampdesignandresearch,bysinglechipprocessorasthecore,comprehensiveuseofheat-releasinginfraredsensor,solarenergy,wirelesstransmissiontechnology,designakindofintelligentlamp,itscharacteristicisinwhensomeoneandexternallightintensityweakercanautomaticallyopenlamp,nopersontoturnoffthelights,energysaving,Accordingtoanoutsidetoautomaticallyadjustthelampbrightnessilluminationintensity,andaudiowitheyes,protecteyesight,Makefulluseofsolarenergy,LEDlighting,accomplishtrulyintelligent,energysaving,lowcarbon,greenenvironmentalprotection.Keywords:IntelligenceMUCLowcarbon1系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案1.1方案的提出臺(tái)燈已是千家萬(wàn)戶(hù)的必需生活電器，經(jīng)常由于忘記關(guān)燈而造成巨大的能源浪費(fèi)。在我國(guó),照明耗電占年發(fā)電總量的12%(超過(guò)100億kW?h),現(xiàn)在的臺(tái)燈絕大局部是采用普通的白熾燈、熒光燈、節(jié)能燈和螺旋節(jié)能燈,并且控制方式多采用手動(dòng)開(kāi)關(guān),不能連續(xù)調(diào)節(jié)，更不能自動(dòng)調(diào)節(jié)。當(dāng)夜晚來(lái)臨時(shí)，人們又摸黑去開(kāi)燈，非常不方便，與現(xiàn)在家電的智能化，人性化，低碳設(shè)計(jì)理念相違背。LED被認(rèn)為是21世紀(jì)的照明光源。LED發(fā)光器件是冷光源，光效高，工作電壓低，而且能耗低，可控制好、無(wú)輻射，同樣亮度下，LED能耗為白熾燈的10％，熒光燈的50％。LED壽命可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)，是熒光燈的10倍，白熾燈的100倍。隨著能源緊缺、電價(jià)越來(lái)越高、環(huán)保要求及LED的光效的提高,用LED替代現(xiàn)在臺(tái)燈普遍使用的白熾燈或熒光燈，環(huán)保無(wú)污染。另外，LED的光譜幾乎全部集中于可見(jiàn)光頻段,其發(fā)光效率可達(dá)80～90%，并且傳統(tǒng)的臺(tái)燈中的光源體使用的是交流電，所以每秒鐘會(huì)產(chǎn)生100－120次的頻閃。LED燈是把交流電直接轉(zhuǎn)換為直流電，不會(huì)產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象，保護(hù)眼睛，可以獲得“柔和”的燈光環(huán)境。另外一個(gè)情況是現(xiàn)在中國(guó)約30%的人有不同程度的視力問(wèn)題，其中近視是主要問(wèn)題，近年來(lái)，我國(guó)的近視率已上升為全球第二，僅次于日本，但近視的總?cè)藬?shù)確是全球第一。引起近視的主要原因是用眼不健康，如用連續(xù)用眼時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，看書(shū)，學(xué)習(xí)時(shí)的坐姿不正確等?，F(xiàn)在的普通臺(tái)燈90%的供電系統(tǒng)是用交流電經(jīng)變壓后直接供電，在用電頂峰期時(shí)使用會(huì)增加供電系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，并且停電時(shí)不能工作，移動(dòng)使用性較差。太陽(yáng)能是新型的綠色能源，但普及率還不高。因此，我們提出智能LED臺(tái)燈方案。1.2系統(tǒng)方案介紹本工程的設(shè)計(jì)思想來(lái)源于生活，所具有的功能也是為臺(tái)燈使用的方便性及節(jié)能環(huán)保而設(shè)置。針對(duì)目前普通臺(tái)燈存在的能耗高、操作使用不便及功能單一三個(gè)問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)分析與研究，以單片機(jī)STC12C5410AD為控制核心，用熱釋電紅外傳感器D203B檢測(cè)是否人進(jìn)入使用臺(tái)燈的范圍，用光敏電阻判斷有人在使用臺(tái)燈范圍時(shí)是否需要開(kāi)燈，用語(yǔ)音芯片ISD25120進(jìn)行語(yǔ)音提示與報(bào)警，主要利用太陽(yáng)能給臺(tái)燈電池充電。綜合運(yùn)用傳感技術(shù)、光檢測(cè)技術(shù)及太陽(yáng)能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)臺(tái)燈根據(jù)使用環(huán)境中是否有人員和環(huán)境補(bǔ)光亮度等來(lái)自動(dòng)控制臺(tái)燈的開(kāi)關(guān)及照明的亮度。當(dāng)用戶(hù)在使用臺(tái)燈時(shí)的坐姿不正確就會(huì)語(yǔ)音提示用戶(hù)糾正坐姿；當(dāng)用戶(hù)使用臺(tái)燈時(shí)間到達(dá)預(yù)先設(shè)定值時(shí)會(huì)語(yǔ)音提示用戶(hù)休息，科學(xué)安排用眼時(shí)間，保護(hù)視力。人性化設(shè)計(jì)，添加用戶(hù)錄放音及編輯功能，讓用戶(hù)及其家人自行錄制語(yǔ)音提示聲，提升語(yǔ)音提示的易接受度和舒適度。本工程的創(chuàng)新點(diǎn)是：第一，智能。以人體紅外輻射〔波長(zhǎng)為10um〕傳感控制電路實(shí)現(xiàn)人體距離臺(tái)燈的自動(dòng)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)感應(yīng)開(kāi)關(guān)燈，到達(dá)智能控制和節(jié)能的目的；通信單片機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)光、手動(dòng)調(diào)光、無(wú)線遙控調(diào)光。第二，低碳。臺(tái)燈采用LED光源體，耗電極??；采用太陽(yáng)能電池板給臺(tái)燈電池充電，充分利用綠色能源，符合節(jié)能減排，營(yíng)造低碳生活環(huán)境的開(kāi)展趨勢(shì)。第三，多功能。臺(tái)燈燈頭可以與底座支架別離，變成手燈模式，移動(dòng)性較強(qiáng)，使用范圍更廣；采用多路LED獨(dú)立工作，提高電路的可靠性；加裝語(yǔ)音提示電路，具有充電，糾正坐姿及用眼過(guò)度語(yǔ)音提示的人性化設(shè)計(jì)。1.3功能與指標(biāo)功能〔1〕臺(tái)燈自動(dòng)感應(yīng)開(kāi)關(guān)功能臺(tái)燈自動(dòng)感應(yīng)點(diǎn)亮要滿(mǎn)足兩個(gè)條件：①有人在使用臺(tái)燈范圍內(nèi)活動(dòng)②外界環(huán)境的光照強(qiáng)度較弱。當(dāng)有人在臺(tái)燈上的熱釋電紅外的探測(cè)范圍內(nèi)活動(dòng)并且環(huán)境光強(qiáng)較弱時(shí)，臺(tái)燈逐漸點(diǎn)亮；或者用戶(hù)可以無(wú)線遙控點(diǎn)亮臺(tái)燈。當(dāng)人離開(kāi)后，延時(shí)一段時(shí)間后臺(tái)燈漸漸熄滅?！?〕保護(hù)視力功能用戶(hù)可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定用眼的提示時(shí)間，提示時(shí)間有30分鐘，60分鐘，90分鐘，120分鐘，4個(gè)模式，從用戶(hù)使用臺(tái)燈時(shí)開(kāi)始計(jì)算，到達(dá)用戶(hù)設(shè)定的提示時(shí)間后，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出語(yǔ)音提示，提醒用戶(hù)注意休息，科學(xué)安排用眼時(shí)間，保護(hù)視力；另外一種情況是，當(dāng)用戶(hù)使用臺(tái)燈時(shí)的坐姿不正確時(shí)，系統(tǒng)也會(huì)發(fā)出語(yǔ)音提示，提醒用戶(hù)糾正坐姿。兩次糾正坐姿提示后，如果用戶(hù)還是這種坐姿，那么可認(rèn)為用戶(hù)伏在桌子上休息，臺(tái)燈漸漸熄滅?！?〕自動(dòng)，手動(dòng)調(diào)光功能在智能模式下，臺(tái)燈能根據(jù)外界的光照強(qiáng)度自行調(diào)節(jié)臺(tái)燈的亮度，使用戶(hù)始終能有一個(gè)適宜的光照環(huán)境；如果用戶(hù)不需要自動(dòng)調(diào)光，可以用旋鈕來(lái)進(jìn)行手動(dòng)調(diào)光，或者使用無(wú)線遙控進(jìn)行調(diào)光，可以根據(jù)用戶(hù)自身的需要來(lái)控制臺(tái)燈的亮度?！?〕太陽(yáng)能充電功能臺(tái)燈除了有220V交流電供電，USB供電外，主要是利用太陽(yáng)能電池板吸收太能能給臺(tái)燈的電池充電，充分利用綠色能源，符合節(jié)能，低碳的開(kāi)展趨勢(shì)?！?〕用戶(hù)自由錄音功能這是本工程的人性化設(shè)計(jì)，提示聲不但可以從PC機(jī)上下載，更可由用戶(hù)及其家人根據(jù)個(gè)人喜好自由錄制修改。錄音操作簡(jiǎn)單方便，按下錄音按鈕即可進(jìn)行錄音操作，每段錄音時(shí)間8秒鐘，8秒鐘后用戶(hù)會(huì)聽(tīng)到“錄音完畢”的提示音，一段報(bào)警音就錄制完畢。用戶(hù)總共可以錄制9段提示音，更改手剎使用不當(dāng)和超速提示的提示音?！?〕電能監(jiān)測(cè)功能時(shí)實(shí)對(duì)臺(tái)燈電池進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)電池能量缺乏時(shí)，電能指示燈中的黃燈點(diǎn)亮，并進(jìn)行語(yǔ)音提示用戶(hù)給臺(tái)燈充電，實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警；當(dāng)電池能量即將耗盡時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉，對(duì)電池進(jìn)行保護(hù)作用。指標(biāo)工作電壓：7.2V工作電流：60mA~220mA電池容量：800mA靜態(tài)功耗：0.072W動(dòng)態(tài)功耗：1.08W報(bào)警方式：語(yǔ)音報(bào)警和燈光報(bào)警工作環(huán)境溫度：0~75產(chǎn)品外形尺寸：長(zhǎng)153mm，寬120mm，高3501.4實(shí)現(xiàn)原理臺(tái)燈自動(dòng)點(diǎn)亮及糾正坐姿提示熱釋電紅外傳感器D203B是被動(dòng)式的，即有人在其檢測(cè)范圍內(nèi)活動(dòng)時(shí)它工作并輸出信號(hào)，信號(hào)經(jīng)放大器BISS0001放大后給一個(gè)信號(hào)單片機(jī)的外部中斷0，使臺(tái)燈逐漸點(diǎn)亮；然后用單片機(jī)定時(shí)器延時(shí)點(diǎn)亮一段時(shí)間，如果在延時(shí)點(diǎn)亮這段時(shí)間內(nèi)單片機(jī)再次接收到熱釋紅外給的外部中斷信號(hào)，立即從新開(kāi)始點(diǎn)亮的延時(shí)，這樣就做到了有人在使用臺(tái)燈時(shí)臺(tái)燈持續(xù)亮著；當(dāng)人離開(kāi)，在點(diǎn)亮延時(shí)這段時(shí)間內(nèi)單片機(jī)沒(méi)有再次接收到熱釋紅外給的外部中斷信號(hào)，點(diǎn)亮延時(shí)這段時(shí)間過(guò)后，臺(tái)燈就會(huì)漸漸熄滅。另外一個(gè)熱釋電紅外安裝在臺(tái)燈底部，它的檢測(cè)信號(hào)經(jīng)BISS0001處理后給一個(gè)信號(hào)單片機(jī)外部中斷1，由于單片機(jī)中斷的優(yōu)先級(jí)關(guān)系，平時(shí)正常工作是外部中斷0的信號(hào)吧外部中斷1的信號(hào)給屏蔽掉。但外部中斷1有接收到信號(hào)而外部中斷0沒(méi)接收到信號(hào)時(shí)，延時(shí)一段時(shí)間，如果這種狀態(tài)持續(xù)，那么可判斷用戶(hù)坐姿不正確，語(yǔ)音提示糾正坐姿，兩次提示后，還是這種狀態(tài)，即可判斷用戶(hù)是伏在桌子上休息，燈就會(huì)慢慢熄滅。語(yǔ)音提示用眼時(shí)間的設(shè)定從臺(tái)燈點(diǎn)亮的那一刻起開(kāi)始計(jì)算用眼時(shí)間，通過(guò)兩個(gè)IO口上下電平的4種不同組合方式來(lái)設(shè)定4種不同的提示時(shí)間：兩個(gè)IO口為00組合時(shí)，使用臺(tái)燈30分鐘后提示；為01組合時(shí)，使用臺(tái)燈60分鐘后提示；為10組合時(shí)，使用臺(tái)燈90分鐘后提示；為11組合時(shí)，使用臺(tái)燈120分鐘后提示。自動(dòng)調(diào)光及手動(dòng)調(diào)光脈沖寬度調(diào)制〔PWM〕是一種對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。通過(guò)高分辨率計(jì)數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來(lái)對(duì)一個(gè)具體模擬信號(hào)的電平進(jìn)行編碼。PWM控制技術(shù)以其控制簡(jiǎn)單,靈活和動(dòng)態(tài)響應(yīng)好的優(yōu)點(diǎn)而成為電力電子技術(shù)最廣泛應(yīng)用的控制方式,也是人們研究的熱點(diǎn)。我們運(yùn)用脈寬PWM法，通過(guò)測(cè)量光敏電阻兩端的電壓值，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后得出的數(shù)值來(lái)改變單片機(jī)的PWM的占空比，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)光功能。手動(dòng)調(diào)光功能的原理也是一樣，通過(guò)測(cè)量電位器兩端的電壓值，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后得出的數(shù)值來(lái)改變單片機(jī)的PWM的占空比，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)光。電池電能監(jiān)測(cè)通過(guò)測(cè)量電池兩端的電壓值經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后與一個(gè)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比擬，以此來(lái)判斷電池電量的飽和程度。語(yǔ)音提示原理將語(yǔ)音芯片的總時(shí)間分成幾段，利用一定的時(shí)間長(zhǎng)度作為一個(gè)段地址，通過(guò)單片機(jī)定時(shí)器的計(jì)時(shí)平行地映射信息段的地址，從而得到每段錄音的起始地址。由單片機(jī)控制語(yǔ)音芯片的地址和錄音操作引腳,把不同提示音錄進(jìn)語(yǔ)音芯片的不同位置。當(dāng)單片機(jī)接收到放音信號(hào)時(shí),就通過(guò)控制語(yǔ)音芯片的地址和放音操作引腳,把相對(duì)應(yīng)的提示音播放出來(lái)。1.5硬件框圖系統(tǒng)硬件框圖如圖〔1〕所示圖〔1〕系統(tǒng)硬件框圖1.5是否有人需要使用臺(tái)燈檢測(cè)單元主要由D203B熱釋電紅外線傳感器和信號(hào)處理芯片BISS0001組成。紅熱釋電紅外傳感器只對(duì)波長(zhǎng)為10μm〔人體輻射紅外線波長(zhǎng)〕左右的紅外輻射敏感，所以除人體以外的其他物體不會(huì)引發(fā)探頭動(dòng)作。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。一旦人侵入探測(cè)區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過(guò)局部鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵消，于是輸出檢測(cè)信號(hào)。

BISS0001是由運(yùn)算放大器、電壓比擬器、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)?；旌蠈?zhuān)用集成電路。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)。當(dāng)外界光強(qiáng)較強(qiáng)時(shí)，光敏電阻阻值很小，BISS0001檢測(cè)到低電平，從而封鎖14腳，禁止傳感器PIR的信號(hào)。當(dāng)外界光強(qiáng)較弱時(shí)，光敏電阻阻值很大，BISS0001檢測(cè)到低電平，開(kāi)啟14腳，這樣就省去了單片機(jī)的處理過(guò)程。傳感器PIR檢測(cè)到人體信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生微弱的信號(hào)輸出，經(jīng)R14、R15、R2、C9、C10、C11組成的信號(hào)放大濾波電路。R18、R19、C13和C14組成的延時(shí)電路。信號(hào)經(jīng)處理后從2腳輸出。自動(dòng)識(shí)別用戶(hù)及環(huán)境光強(qiáng)電路如圖〔2〕所示.圖〔2〕自動(dòng)識(shí)別用戶(hù)及環(huán)境光強(qiáng)電路1.5.2控制單元方案一：選用傳統(tǒng)的STC89C51單片機(jī)作為核心控制器件，該系列單片機(jī)電路成熟，應(yīng)用廣泛，且與我們?cè)趯W(xué)校學(xué)習(xí)單片機(jī)的課程內(nèi)容相匹配，應(yīng)用方便。但傳統(tǒng)51單片機(jī)自身不帶AD轉(zhuǎn)換器、PWM存放器等功能，選用它要另外買(mǎi)AD轉(zhuǎn)換芯片，本錢(qián)加高。方案二；選用新一代增強(qiáng)型單片機(jī)STC12C5410AD,該單片機(jī)兼容傳統(tǒng)51單片機(jī)的程序指令，學(xué)習(xí)使用方便；并且自身帶10路高速AD轉(zhuǎn)換器，4個(gè)PWM存放器，功耗低，性?xún)r(jià)比更高。綜合考慮整個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)越性，性?xún)r(jià)比等因素，我們決定選擇方案二。1.5.2〔1〕臺(tái)燈蓄電池方案一：臺(tái)燈蓄電池選用6V鉛酸蓄電池，其特點(diǎn)是技術(shù)成熟，價(jià)格廉價(jià)，但體積大，重量大，能量質(zhì)量比低，對(duì)充放電要求嚴(yán)格。循環(huán)壽命在200次左右，最高也就300次，最多也就能使用1-1.5年時(shí)間。鉛酸蓄電池中存在著大量的鉛，在廢棄后假設(shè)處理不當(dāng)，將對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。方案二：臺(tái)燈蓄電池選用兩個(gè)3.7V鋰電池，其特點(diǎn)是體積小，重量輕，同等規(guī)格容量的鋰離子電池的體積是鉛酸蓄電池體積的2/3，重量是鉛酸蓄電池的1/3，無(wú)記憶效應(yīng)，可隨時(shí)充放電。鋰離子電池循環(huán)壽命到達(dá)300次以上，標(biāo)準(zhǔn)充電〔5小時(shí)率〕使用，最高可達(dá)500次，甚至1000次以上。與鉛酸蓄電池在同樣條件下使用，壽命將會(huì)到達(dá)3年，是鉛酸蓄電池的2倍。還有另外重要的一點(diǎn)，鋰材料無(wú)任何有毒有害物質(zhì)，被世界認(rèn)為綠色環(huán)保電池，該電池?zé)o論在生產(chǎn)及使用中均無(wú)污染。但是鋰電池價(jià)格比擬貴，比同容量的鉛酸蓄電池貴2倍。綜上所述，考慮到我們的臺(tái)燈電池是放在支架上并與支架別離的，為了減輕支架的負(fù)擔(dān)，更是為了低碳，耐用，實(shí)用，綠色環(huán)保，我們決定選擇方案二?！?〕臺(tái)燈供電臺(tái)燈主要利用太陽(yáng)能給電池充電，利用綠色能源，節(jié)能低碳；當(dāng)無(wú)太陽(yáng)而臺(tái)燈電池又沒(méi)電時(shí)，可以用交流電經(jīng)變壓器處理后給臺(tái)燈供電，或者用PC機(jī)的USB接口給臺(tái)燈供電，保證臺(tái)燈在任何情況下都能有電工作。語(yǔ)音模塊語(yǔ)音模塊選用語(yǔ)音芯片ISD1760，它有60秒錄放音時(shí)間，可實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音分段錄音與隨機(jī)組合放音。語(yǔ)音模塊電路如圖〔3〕所示。圖〔3〕語(yǔ)音模塊電路1.6軟件流程編程算法思想程序采用模塊化設(shè)計(jì)思想。以主程序?yàn)楹诵脑O(shè)置功能模塊子程序，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)主程序調(diào)用各功能模塊子程序。該系統(tǒng)的工作軟件主要完成以下功能：信號(hào)輸入模塊實(shí)現(xiàn)相應(yīng)傳感器信號(hào)輸入單片機(jī)數(shù)據(jù)通道，在控制系統(tǒng)軟件中，將熱釋電紅外探測(cè)器和光強(qiáng)度探測(cè)的信號(hào)經(jīng)BISS0001處理后輸出的信號(hào)作為單片機(jī)的外部中斷信號(hào)，由此產(chǎn)生決定臺(tái)燈開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)信號(hào)，另外將環(huán)境光強(qiáng)數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換，然后作為系統(tǒng)調(diào)節(jié)亮度的控制信號(hào)編碼輸出到系統(tǒng)的輸出模塊，到達(dá)控制LED發(fā)光亮度的目的，實(shí)現(xiàn)智能照明的目的。程序框圖開(kāi)始開(kāi)外部中斷0開(kāi)始開(kāi)外部中斷0

開(kāi)看門(mén)狗

進(jìn)入掉電模式熱釋信號(hào)？遙控信號(hào)？啟動(dòng)臺(tái)燈、記時(shí)

檢測(cè)亮度、電量遙控模式？遙控模式坐姿有誤？語(yǔ)音提示用眼到達(dá)預(yù)設(shè)時(shí)間？語(yǔ)音提示電量缺乏？語(yǔ)音提示到達(dá)紅外延時(shí)時(shí)間？待機(jī)模式結(jié)束關(guān)機(jī)？YYNNYNNYYNYNYNYN2.系統(tǒng)測(cè)試2.1熱釋電紅外傳感器熱釋電紅外傳感器一用于檢測(cè)用戶(hù)在當(dāng)前光強(qiáng)下是否需要自動(dòng)點(diǎn)亮臺(tái)燈。由于我們平時(shí)使用臺(tái)燈到人體的距離大概是1米左右，因此選擇傳感器一相應(yīng)敏感距離為1.5m。芯片BISS0001的觸發(fā)時(shí)間為2秒。菲涅爾透鏡的角度約為139°*126°。所以傳感器的檢測(cè)范圍限制在臺(tái)燈使用范圍之內(nèi)。當(dāng)用戶(hù)離開(kāi)或靜止不動(dòng)超過(guò)30秒時(shí)，傳感器能迅速檢測(cè)到用戶(hù)離座信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)智能檢測(cè)。熱釋放電紅外傳感器二用于檢測(cè)用戶(hù)坐姿是否正確，因此調(diào)節(jié)熱釋傳感器二的相對(duì)敏感距離為0.8m。電壓反應(yīng)電阻R17與傳感器的相應(yīng)敏感距離測(cè)試結(jié)果如表〔1〕所示，觸發(fā)延時(shí)時(shí)間如表〔2〕所示。表〔1〕電壓反應(yīng)電阻R14與傳感器的相應(yīng)敏感距離測(cè)試電壓反應(yīng)電阻R26第一級(jí)放大倍數(shù)相對(duì)應(yīng)敏感距離50K4400.820K11001.515K14662.10K22003.5m表〔2〕觸發(fā)延時(shí)對(duì)照表時(shí)間調(diào)節(jié)電阻R28220K390K490K觸發(fā)延時(shí)時(shí)間2s4s6s2.2臺(tái)燈電池工作時(shí)間本工程設(shè)計(jì)出的智能型多功能臺(tái)燈由于主要是利用太陽(yáng)能充電以及可以作為手電筒使用，所以電池是極其重要的一個(gè)局部。因此，本工程中我們參加了對(duì)電池進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能。電池充滿(mǎn)電后的使用時(shí)間如表〔1〕所示，電能監(jiān)測(cè)情況如表〔2〕所示。臺(tái)燈工作模式連續(xù)工作時(shí)間第一次測(cè)試第二次測(cè)試第三次測(cè)試智能工作模式5h4.6h4.手電筒模式3.4h2.83.2待機(jī)模式表〔1〕電池充滿(mǎn)電后的使用時(shí)間電池兩端電壓黃、綠指示燈情況語(yǔ)音報(bào)警臺(tái)燈工作情況綠燈亮，黃燈滅無(wú)正常工作黃燈亮，綠燈滅有正常工作黃燈滅，綠燈滅無(wú)不工作表〔2〕電能監(jiān)測(cè)情況2.3測(cè)試設(shè)備萬(wàn)用表、示波器、穩(wěn)壓電源、秒表2.4特色1.針對(duì)目前普通臺(tái)燈缺乏但卻又是人們十分需要的功能設(shè)計(jì)研究，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。創(chuàng)造型設(shè)計(jì)燈頭與燈座可別離結(jié)構(gòu)，可作為手燈使用，實(shí)現(xiàn)一燈多用。3.太陽(yáng)能充電為主，綠色環(huán)保，響應(yīng)并很好地宣傳了當(dāng)今低碳生活的潮流。輔以交流電、USB供電，使臺(tái)燈隨時(shí)隨地都可工作。4.人性化的設(shè)計(jì)理念，提示音自由編輯，語(yǔ)音提示效果戶(hù)可隨個(gè)人喜好更改提示音，增強(qiáng)了語(yǔ)音提示的舒適度。3.結(jié)論本工程本著智能，多功能，低碳，人性化的設(shè)計(jì)理念，智能地實(shí)現(xiàn)了臺(tái)燈自動(dòng)感應(yīng)人體及環(huán)境光強(qiáng)和自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度；語(yǔ)音提示用眼時(shí)間，保護(hù)視力；語(yǔ)音提示電池電能情況，保護(hù)電池，增強(qiáng)使用壽命；太陽(yáng)能充電，節(jié)能低碳，綠色環(huán)保；臺(tái)燈的底座可別離，別離后臺(tái)燈可以作為手電筒使用，使用范圍廣。工程到達(dá)了初定的目標(biāo)，同時(shí)還提出人體追蹤〔即臺(tái)燈跟著人體的活動(dòng)而自動(dòng)調(diào)整照明方向〕等設(shè)想，但由于時(shí)間關(guān)系，只能作為本工程的擴(kuò)展功能，以對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步的完善。4.附錄附1：元器件明細(xì)表序號(hào)元器件名稱(chēng)元器件型號(hào)數(shù)量?jī)r(jià)格〔元〕1單片機(jī)STC12C5410AD1102語(yǔ)音芯片ISD17001123太陽(yáng)能電池板110*70mm2244熱釋電紅外傳感器B203265信號(hào)處理芯片BISS0001256白光大草帽LED3667無(wú)線發(fā)射接收器188零散原件39800mA鋰電池226合計(jì)98元附2：電路圖圖紙系統(tǒng)總電路原理圖附3：程序清單MYSTC12C5410AD.H:#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineulongunsignedlonguintcnt,sec,sec1,sec2,sec3,sec4; //分別為：定時(shí)器溢出次數(shù)、使用臺(tái)燈時(shí)間、紅外延遲時(shí)間、亮度檢測(cè)時(shí)間、電源檢測(cè)時(shí)間、防近視延時(shí)時(shí)間uintset_time=60; //用眼提示時(shí)間，單位是1suinteye_time=20; //防近視提示時(shí)間，單位是1sbiteye_flag=0;//用來(lái)暫存IE1biteye_start=0; //防近視記時(shí)啟動(dòng)標(biāo)志ucharcnt1=0,pwm=0xff,pwmh=0; //因?yàn)槭?路AD，所以pwm=255，pwmh是高電平的次數(shù)ucharcontrol_pwmh; //遙控設(shè)置的pwmh值bitlight_flag=1; //0是遙控控制，1是電位器或光敏電阻控制uintset_light_time=2; //設(shè)置亮度檢測(cè)時(shí)間，單位是500usuintset_power_time=10; //設(shè)置電源檢測(cè)時(shí)間，單位是1sucharbdataSR0_L;//SR0存放器ucharbdataSR0_H;ucharbdataSR1;//SR1存放器sbitCMD=SR0_L^0;//SPI指令錯(cuò)誤標(biāo)志位sbitPU=SR0_L^2;//上電標(biāo)志位sbitEOM=SR0_L^3;//EOM標(biāo)志位sbitINTT=SR0_L^4;//操作完成標(biāo)志位sbitRDY=SR1^0;//準(zhǔn)備接收指令標(biāo)志位sbitPLAY=SR1^2;//播放標(biāo)志位sbitREC=SR1^3;//錄音標(biāo)志位sbitERASE=SR1^1;//擦除標(biāo)志位/*******************************接線**************************************/sbitout=P3^0; //LED輸出sbitt1=P1^2; //設(shè)置提示時(shí)間的鎖存開(kāi)關(guān)sbitt2=P1^3;sbitpower_green=P3^4; //電源的2個(gè)狀態(tài)燈sbitpower_yellow=P3^5; sbitSS=P1^7; //語(yǔ)音模塊接線sbitSCK=P1^6;sbitMOSI=P1^5;sbitMISO=P1^4;sbitr0=P3^2; //遙控接收A端sbitr1=P2^1; //遙控接收B端sbitr2=P2^2; //遙控接收C端sbitr3=P2^3; //遙控接收D端/**********************************接線**************************************/voidFeed() //看門(mén)狗函數(shù){ WDT_CONTR=0x34; //不在空閑模式時(shí)計(jì)數(shù)，溢出時(shí)間：629.1ms}voidDelay(uintk) //延時(shí)程序{ uinti; while(--k){for(i=0;i<120;i++);} }voidDelayus(uintk) //us級(jí)延時(shí)程序{ while(--k);}ISD1700.HucharISD_SendData(ucharDATA){uchari,BUF_ISD=DATA;SCK=1;//初始條件SS=0;//使能ISD1700的SPIDelayus(4); //延時(shí)for(i=0;i<8;i++)//發(fā)送&接收8位數(shù)據(jù){SCK=0;Delayus(2);if(BUF_ISD&0x01)//將BUF_ISD中的最低位數(shù)據(jù)發(fā)送到MOSI端口MOSI=1;elseMOSI=0;BUF_ISD>>=1;//BUF_ISD右移一位if(MISO)//逐個(gè)接收MISO端口的數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)存在BUF_ISD//的最高位BUF_ISD|=0x80;SCK=1;Delayus(6);}MOSI=0;return(BUF_ISD);//返回接收到的數(shù)據(jù)}voidISD_PU() //令I(lǐng)SD1700上電{ ISD_SendData(0x01); ISD_SendData(0x00); SS=1;}voidISD_PD() //令I(lǐng)SD1700掉電{ ISD_SendData(0x07); ISD_SendData(0x00); SS=1;}voidISD_STOP() //令I(lǐng)SD1700停止當(dāng)前工作{ ISD_SendData(0x02); ISD_SendData(0x00); SS=1;}voidISD_RD_Status() //讀取ISD1700狀態(tài){ ISD_SendData(0x05); ISD_SendData(0x00); ISD_SendData(0x00); Delayus(2); SR0_L=ISD_SendData(0x05); SR0_H=ISD_SendData(0x00); SR1=ISD_SendData(0x00); SS=1;}voidISD_CHK_Mem() //檢查ISD1700環(huán)形存儲(chǔ)結(jié)構(gòu){ ISD_SendData(0x49); ISD_SendData(0x00); SS=1;}voidISD_CLR_Int() //清楚中斷和EOM位{ ISD_SendData(0x04); ISD_SendData(0x00); SS=1;}voidISD_SET_Play(ucharsl,sh,el,eh) //選址播放聲音片段{ ISD_SendData(0x80); ISD_SendData(0x00); ISD_SendData(sl); ISD_SendData(sh); ISD_SendData(el); ISD_SendData(eh); SS=1;}voidISD_WR_APC2(ucharapcdatal,apcdatah) //對(duì)APC存放器進(jìn)行寫(xiě)數(shù)據(jù){ ISD_SendData(0x65); ISD_SendData(apcdatal); ISD_SendData(apcdatah); SS=1;} //ISD1700初始化voidISD_Init(){ SS=1; SCK=1; MOSI=0; do { ISD_PU();Delay(50); ISD_RD_Status(); }while(CMD|(!PU)); ISD_WR_APC2(0x40,0x00); do { ISD_RD_Status(); }while(RDY==0);}voidISDWORK_Play(ucharnum) //播放指定聲音片段{ ISD_Init(); //初始化ISD1700芯片 ISD_CHK_Mem(); //檢查環(huán)形存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) if(num==1) //調(diào)用用眼時(shí)間提示語(yǔ)音片段 { ISD_CLR_Int(); do{ISD_RD_Status();}while(RDY==0); Delay(5); ISD_SET_Play(0x20,0x00,0x77,0x00); do{ISD_RD_Status();}while(PLAY==1); ISD_CLR_Int(); } if(num==2) //調(diào)用電源電量提示語(yǔ)音片段 { ISD_CLR_Int(); do{ISD_RD_Status();}while(RDY==0); Delay(5); ISD_SET_Play(0x79,0x00,0xd0,0x00); do{ISD_RD_Status();}while(PLAY==1); ISD_CLR_Int(); } if(num==3) //調(diào)用防近視提示語(yǔ)音片段 { ISD_CLR_Int(); do{ISD_RD_Status();}while(RDY==0); Delay(5); ISD_SET_Play(0x20,0x01,0xd0,0x01); do{ISD_RD_Status();}while(PLAY==1); ISD_CLR_Int(); } ISD_PD(); //ISD1700掉電}臺(tái)燈.C#include"MYSTC12C5410AD.H"#include"ISD1700.H"voidInit() //中斷初始化函數(shù){ Feed();TMOD=0x21; TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256; //T0為50ms定時(shí) TH1=(65536-500)/256;TL1=(65536-500)%256; //T1作為PWM的頻率，為2KHz ET0=1;TR0=1;ET1=1;TR1=1; //開(kāi)中斷，T0和T1運(yùn)行 PT0=1;PT1=1; //設(shè)置中斷優(yōu)先級(jí)，T0和T1優(yōu)先 EX1=1;IT1=1; //開(kāi)外部中斷1，設(shè)置下降沿觸發(fā) sec1=0; //初始化紅外延時(shí)}voidKey() //設(shè)置提示時(shí)間函數(shù){ Feed(); //喂狗 if(t2==0&&t1==0)set_time=60; //四種狀態(tài)，四個(gè)提示時(shí)間 if(t2==0&&t1==1)set_time=30; if(t2==1&&t1==0)set_time=90; if(t2==1&&t1==1)set_time=120;}ucharADC(ucharadcvcc) //AD轉(zhuǎn)換函數(shù){ Feed(); P1M0=0x03;P1M1=0x03; //設(shè)置P1.1口和P1.0口為開(kāi)漏模式 ADC_CONTR|=0x80;//1000,0000翻開(kāi)A/D轉(zhuǎn)換電源 Delay(10);//延時(shí)20ms ADC_CONTR&=0xE0; //1110,0000清ADC_FLAG,ADC_START位和低3位 ADC_CONTR=ADC_CONTR&0xf8|adcvcc;//設(shè)置當(dāng)前通道號(hào) Delay(10);//延時(shí)使輸入電壓到達(dá)穩(wěn)定 ADC_DATA=0;//清A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果存放器 ADC_CONTR|=0x08; //0000，1000ADCS＝1，啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 do{;}while((ADC_CONTR&0x10)==0);//0001,0000等待A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束 ADC_CONTR&=0xE7; //1110,0111清ADC_FLAG和ADC_START位，停止A/D轉(zhuǎn)換 returnADC_DATA; //返回轉(zhuǎn)換結(jié)果}voidPower_Light(ucharpower_data) //檢測(cè)電源狀態(tài)函數(shù){ if(power_data<=0xff&power_data>0xbd) { power_green=0;power_yellow=1; //5V到3.7V，綠燈亮 } if(power_data<=0xbd&power_data>0xa3) { power_green=1;power_yellow=0; //3.7V到3.2V，黃燈亮 } if(power_data<=0xa3) { power_green=1;power_yellow=1; //3.2V以下，燈全滅 ISDWORK_Play(2); //語(yǔ)音提示電量缺乏 } }voidLight_Light() //LED亮度調(diào)節(jié)函數(shù){ if(light_flag) { if(ADC(0)<=0x28) //0.8伏以下屏蔽 control_pwmh=pwmh=0x28; else control_pwmh=pwmh=ADC(0); //將AD轉(zhuǎn)換結(jié)果送給pwm的高電平個(gè)數(shù) } else pwmh=control_pwmh;}voidControl(){ if(!r0)light_flag=1; //交由電位器或光敏控制亮度 if(r1) { pwmh=control_pwmh; //防止關(guān)燈時(shí)亮度跳變 sec1=300; //關(guān)臺(tái)燈，進(jìn)入掉電模式 } if(r2) { if(control_pwmh>=255) light_flag=0; //如果占空比到達(dá)100%，就不變，交由遙控控制亮度 else { light_flag=0; //交由遙控控制亮度 control_pwmh=pwmh; //遙控的占空比值取臺(tái)燈的占空比值 control_pwmh++; //遙控的占空比值加1 Delay(2); //延時(shí) } } if(r3) { if(control_pwmh<=31) light_flag=0; else { light_flag=0; //交由遙控控制亮度 control_pwmh=pwmh; //遙控的占空比值取臺(tái)燈的占空比值 control_pwmh--; //遙控的占空比值減1 Delay(2); //延時(shí) } }}voidCheck() //檢測(cè)亮度、電源、提示函數(shù){ Control(); //檢測(cè)遙控信號(hào) if(sec2>=set_light_time) { sec2=0; //清零臺(tái)燈亮度記時(shí)時(shí)間 Light_Light(); //運(yùn)行亮度調(diào)節(jié)函數(shù) } if(sec3>=set_power_time) { sec3=0; //清零電量記時(shí)時(shí)間 Power_Light(ADC(1)); //運(yùn)行電源檢測(cè)函數(shù) } if(sec>=set_time) { sec=0; //清零用眼提示時(shí)間 ISDWORK_Play(1); //播放用眼提示聲音片段 } if(IE0==0&eye_flag==1)eye_start=1; //開(kāi)始防近視提示記時(shí) if(sec4>=eye_time) { sec4=0; //清零防近視記時(shí)時(shí)間 ISDWORK_Play(3); //播放防近視提示聲音片段 }}voidAuto_Light(ucharauto_light_data,bitflag) //亮度逐漸變化函數(shù)，flag=1時(shí)：逐漸變亮；flag=0時(shí)：逐漸變暗{ uchart; //定義臨時(shí)變量 if(flag) //判斷變亮還是變暗 for(t=0;t<=auto_light_data;t++) { pwmh=t;Delay(2);Feed(); //占空比逐漸變大，LED逐漸變亮 } else { for(t=auto_light_data;t>0;t--) { pwmh=t;Delay(2);Feed(); //占空比逐漸變小，LED逐漸變暗 } ADC_CONTR=ADC_CONTR&0x00; //關(guān)閉AD } }voidmain() //主函數(shù)，開(kāi)了必要的中斷后進(jìn)入掉電模式{ EA=1; //開(kāi)總中斷 IT0=1; //設(shè)置外部中斷0為下降沿觸發(fā) EX0=1; //開(kāi)外部中斷 Feed(); //喂狗 Delay(20);PCON=0x02; //延時(shí)后進(jìn)入掉電模式}voidTime0()interrupt1 //T0中斷效勞函數(shù){ TH0=(65536-50000)/256; //初始化T0計(jì)數(shù) TL0=(65536-50000)%256; cnt++; //定時(shí)器T0溢出數(shù)加1 if(cnt>=20) //cnt=20時(shí)，時(shí)間為1s { sec++;sec1++;sec3++;cnt=0;