【基于AT89C51單片機的智能臺燈設(shè)計5600字（論文）】

II基于AT89C51單片機的智能臺燈設(shè)計目錄TOC\o"1-2"\h\u5056第一章緒論 1276201.1課題 1281201.2主控芯片介紹 221325第二章智能臺燈控制系統(tǒng)元器件及原理圖 5430第三章單片機相關(guān)技術(shù)概括 6144003.1單片機的定義 6301093.2單片機的特點 6265533.3單片機的發(fā)展趨勢 727262第四章智能臺燈系統(tǒng)、硬件組成效果介紹 740504.1工作原理及系統(tǒng)電路 7112914.2.系統(tǒng)硬件選擇說明 8130254.3軟件介紹 8190394.4仿真說明 81123第五章結(jié)論 92315參考文獻 9中文摘要由于智能產(chǎn)品在各領(lǐng)域都具有良好的應用功能，本文將基于AT89C51單片機進行智能臺燈設(shè)計。隨著科技的發(fā)展，各種科技產(chǎn)品和家用電器都進入人們?nèi)粘Ｉ睿坏岣吡巳藗兩钚?，而且為人們生活帶來更好的體驗。隨著工業(yè)化水平不斷進步，電氣技術(shù)取得了重大發(fā)展，逐漸朝著智能化方向發(fā)展，以滿足人們的需求為研發(fā)目標，從而出現(xiàn)了各種智能家居電器。其中，本文研發(fā)的智能臺燈也將是智能家居的一部分，為人們的工作和學習提供極大幫助。隨著臺燈的出現(xiàn)，已經(jīng)不單單為人們提供照明，更是為了方便人們進行學習或工作。目前，市面上臺燈形式各種各樣，普遍以白熾燈和節(jié)能燈、LED燈為主。但是常規(guī)控制手段基本是以手動控制位置，也有某些新型節(jié)能燈、LED燈可以通過紅外遙控進行控制，但依然是通過人體手工操作，難以徹底解放人們的雙手，本文設(shè)計的智能臺燈將可以實現(xiàn)自動化調(diào)節(jié)燈光亮度，無需人工進行任何操作，從而為人們提供極大便利。同時，此類智能臺燈還可以起到一定節(jié)省能源效果，避免人們忘記關(guān)燈的問題，有效節(jié)省電源，不但方便操作，而且還符合環(huán)保理念，可見本設(shè)計具有重要研究意義，是值得研究的重點項目。關(guān)鍵詞:智能，省電，便利，保護眼眼第一章緒論1.1課題隨著人們生活水平不斷提高，逐漸注重生活質(zhì)量水平，不斷追求智能家居生活?；诖?，本文將設(shè)計出智能臺燈，為人們生活添光彩。臺燈在普通家庭的生活中是很常見的物品，但是由于我們經(jīng)常在臺燈下看書學習工作，有時候人們的眼睛是無法長時間適應強光，所以就設(shè)計了這款可以自我調(diào)節(jié)亮度為主的智能臺燈。通過此手段將可以實現(xiàn)對臺燈周圍是否存在人來控制智能臺燈的亮度，并且還可以自己手動調(diào)節(jié)，從而讓人們使用起來非常方便，&而且也能有效地保護我們的眼睛，也能起到節(jié)約資源的作用。隨著單片機的應用不斷廣泛和普及，已經(jīng)將其廣泛應用于各種家居電氣設(shè)備之中，為人們生活提供了良好的感受。隨著人們需求多樣化的出現(xiàn)，人們對于臺燈要求也在逐漸改變，要求具備良好智能性、科技感，帶來良好的使用體驗。國內(nèi)工業(yè)水平不斷進步發(fā)展，各種家用電器、電子產(chǎn)品逐漸朝著智能化、科技化方向發(fā)展，且逐漸朝著人工智能方向發(fā)展，為人們提供良好的智能家居生活做好準備，隨之出現(xiàn)了各種智能門鎖、智能冰箱、智能電視、智能音箱等等一系列電子產(chǎn)品，基本全部電子產(chǎn)品都是以單片機為中央控制主腦接收命令和執(zhí)行命令。為現(xiàn)代人們生活提供了極大便利，帶來良好生活體驗，享受到科技發(fā)展帶來的紅利。1.2主控芯片介紹目前來看，AT89C51系列單片機有著8位CPU，低功耗、性價比較高、功能強大等特點。其中，單片機內(nèi)部含有閃爍存儲單元，具有128字節(jié)的內(nèi)部RAM，可以兼容常規(guī)的51單片機指令，任何設(shè)計都可以基于此方案設(shè)計。1.2.1單片機特性AT89C51單片機的主要特性：相互之間兼容壽命可達1000次寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)可保留的時間為10年·全靜態(tài)工作數(shù)值：0Hz-24Hz·三級的程序存儲器鎖定·128的8位內(nèi)部RAM·32的可編程I/O線·兩個16位定時器和計數(shù)器·5個中斷源·可以編程的串行通道·低功耗的閑置模式和掉電模式·單片機內(nèi)振蕩器和時鐘電路1.2.2管腳說明：VCC負責提供電壓。GND負責接地。P0口：P0口是8位漏級開路雙向I/O端口，每個管腳可以吸收8TTL門電壓。P1口的管腳第一次寫入1時，定為高阻輸入。P0口能用在外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)或地址的第八位。在FIASH編程時，P0口為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0口輸出原代碼，此時的P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O端口，P1口緩沖器能夠接收輸出4TTL門的電流。P1口的管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高電阻，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將會輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時候，P1端口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口，P2口緩沖器負責接收數(shù)據(jù)，輸出4個TTL門的電壓，當P2口被寫入“1“時，其管腳被內(nèi)部上拉為高電阻，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將會輸出電流。這是由內(nèi)部上拉的緣故。P2口用于外部程序存儲器或地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取數(shù)據(jù)，P2端口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉的優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2端口輸出的特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口同樣具有8位帶內(nèi)部上拉電阻雙向I/0口，也可能接收識別，輸出相應4個TTL門電流。若P3口管腳已經(jīng)被寫入了“1”狀態(tài)，也就是進入到高電平狀態(tài)，將處于待輸入狀態(tài)。若P3端口進入到低電平狀態(tài)，也可能會直接輸出電流，主要是因為內(nèi)部出現(xiàn)上拉的緣故。P3口也可作為其他功能，相應的引腳說明如下：（1）VCC：接入系統(tǒng)電壓。（2）GND：接地。（3）P3.0RXD（串口輸入）（4）P3.1TXD（串口輸出）（5）P3.2/INT0（外部中斷0）（6）P3.3/INT1（外部中斷1）（7）P3.4T0（計時器0外部輸入）（8）P3.5T1（計時器1外部輸入）（9）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫入）（10）P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀?。?1）RST：復位功能。在振蕩器需要對元件進行復位操作時，需要確保RST兩腳處在機器的高電平位置。（12）ALE/PROG：地址鎖存使能。在單片機進行RAM擴展過程中，ALE功能是將P0口中相應輸出低8位地址鎖存器保存，從而完成低位地址與數(shù)隔離處理。若系統(tǒng)無需進行RAM擴展，ALE引腳將保持恒定的正脈沖信號輸出，頻率等于振蕩器的1/6。所以，可以將其用作外部輸出脈沖或定時處理?？墒切枰貏e注意，此引腳每次接收外部數(shù)據(jù)過程中，將會自動跳過ALE脈沖。若想直接禁止ALE相應信號輸出能夠直接將SFR8EH地址重置為0即可。（13）/PSEN：主要功能是實現(xiàn)外部程序存儲器響應信號選通處理。一般情況，程序存儲器可以允許輸出端進行輸出。若需要對外部存儲器進行訪問，此引腳將會呈現(xiàn)出低電平狀態(tài)。（14）/EA/VPP：一般情況下，/EA將時刻保持在低電平狀態(tài)，此時外部程序存儲器（0000H-FFFFH）的存在效果也并不顯著。若采用方式1來進行加密，那么/EA可以直接進入重置狀態(tài)；在/EA端保持高電平狀態(tài)下，將存在內(nèi)部程序存儲器。若需要對其進行閃存編譯，需要額外施加12V的外部電壓（VPP）。（15）XTAL1：主要是進行反向振蕩放大器的輸入（16）XTAL2：主要是反映反向振蕩器的輸出。1.2.3振蕩器特性：通常在晶振電路方面，XTAL1與XTAL2屬于獨立的輸入與輸出放大器，將安裝在內(nèi)部電路振蕩器里面，同時可以實現(xiàn)內(nèi)外部驅(qū)動信息的轉(zhuǎn)換。通過圖3.3發(fā)現(xiàn)，本設(shè)計將采用時鐘模式，也就是采取震蕩電路的工作機理，分別在XTAL1、XTAL2的引腳上外接定時元器件，經(jīng)過電路輸送來實現(xiàn)振蕩反應，晶振的頻率越大，那么耗能也將越高。1.2.4芯片擦除：電路接入電源情況下，電容的負極將和RESET相連接，在電阻上將有電壓產(chǎn)生。若RESET中一端有高電平輸入，那么將可以實現(xiàn)復位功能。由于芯片一直處在工作狀態(tài)，若輸入電源電壓增加，將會造成通過的電壓慢慢降低，直至零。通過圖不難發(fā)現(xiàn)，復位鍵與電容是進行并聯(lián)的，若復位鍵沒有工作，那么整個電路也不會進入工作狀態(tài)。通常情況下，在系統(tǒng)工作后，主動開啟RST管腳功能便可以造成電路形成高電平，可以通過按鍵來實現(xiàn)手動復位。第二章智能臺燈控制系統(tǒng)元器件及原理圖2.1原理圖2.2元器件該智能臺燈系統(tǒng)有以下幾個元器件組成：開關(guān)，AT89C51單片機，LED,電阻，ADC,CROUND,DEFAULT。第三章單片機相關(guān)技術(shù)概括3.1單片機的定義定義：

單片機全稱叫單片微型計算機（SingleChipMicrocomputer），單片機是一種集成式的電路芯片，它采用大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O端口和中斷系統(tǒng)、定時器或計時器等功能（大概還包括有顯示驅(qū)動器、脈寬調(diào)制電路、模擬電路轉(zhuǎn)換器、A/D檢測器等電路）集成在一塊硅片上構(gòu)成的一個又小又完善的計算機系統(tǒng)。3.2單片機的特點特點：

（1）它的集成度高，體積小，可靠性又好，而且把各個功能部件都集成在一塊晶體板上，體積自然也是最小的。晶體本身也是按工業(yè)標準實際要求設(shè)計出來的，內(nèi)部的派線很短，而且抗工業(yè)噪音的性能要比一般通用的CPU芯片要好很多。單片機程序指令常數(shù)及表格固化在ROM中不易被損壞，許多信號通道都集中在一個芯片內(nèi)，可靠性也會很好。這種集成式的芯片提升了綜合性能，也滿足了用戶跟開發(fā)者對性能的要求，而且價格上也要優(yōu)惠不少。

（2）控制功能強

為了滿足對對象的控制要求，單片機的指令系統(tǒng)都有極其豐富的條件:分支轉(zhuǎn)移技術(shù)，I/O端口的邏輯操作和位置處理能力，非常適合用于專門的控制部分。

（3）電壓小和功耗低，也方便生產(chǎn)和方便攜帶。為了滿足廣泛使用于便攜式系統(tǒng)的許多單片機，內(nèi)部的工作電壓有1.8V～3.6V，而工作電流只有幾百微安。

（4）易擴展性

單片機片內(nèi)有計算機正常運行所必需用到的部件。芯片外部也有很多供擴展用的總線及并行、串行輸入/輸出管腳，很容易做出各種規(guī)模大小的計算機應用系統(tǒng)。

單片機分類：

一般分為：51系列；AVR系列；PIC系列；ARM系列等等系列

MCU體積上有DIP，SOP，LQFP，PLCC等系列的封裝技術(shù)

MCU管腳上有8pin，16pin，22pin，42pin等通常越多的管腳就越多的I/0端口。

MCU電壓上有5V和3.5V等

MCU第二功能上有帶A/D檢測，帶PWM等

MCU儲存容量上有2k，32k，64k，128k等3.3單片機的發(fā)展趨勢現(xiàn)在的產(chǎn)品幾乎都要求體積小、重量輕，這要求單片機上除了功能強和功耗低之外，還要求它兼容性強。現(xiàn)在的許多單片機都具有很多種封裝形式，其中有SMD（表面封裝）越來越受歡迎，使得單片所機構(gòu)成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展，現(xiàn)在單片機的品種繁多，都具各自的特色，但以80C51系列為核心的單片機仍占主據(jù)市場主導地位，且兼容其結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的有ATMEL公司的產(chǎn)品和中國臺灣的Winbond系列單片機。所以C8051為核心的單片機依然占據(jù)市場的半壁江山。隨著科技技術(shù)的不斷變革和進步，單片機性能也得到了質(zhì)的飛躍。與此同時，單片機也會變得越來越多元化，功能上也會變得越來越豐富，還會支持更多的軟硬件適配與支持。智能臺燈系統(tǒng)、硬件組成效果介紹4.1工作原理及系統(tǒng)電路根據(jù)實現(xiàn)的具體功能，使用AT89C51單片機和外圍元器件做成最小控制系統(tǒng)，經(jīng)手動開關(guān)模式，由AT89C51單片機執(zhí)行程序命令，再通過信號處理電路，然后AD采集器檢測周圍有沒有人自動調(diào)整光的亮度，*如圖所示：開關(guān)AT89C51開關(guān)AT89C51LEDLED信號處理信號處理電阻ACD檢測電阻ACD檢測工作原理：其主要工作機理是將全部光源集中到一點然后共同照亮某片區(qū)域，為人們提供良好視野，便于學習和工作。整個系統(tǒng)功能都是通過AT89C51單片機來控制實現(xiàn)。當然，智能臺燈也支持手動控制操作，若人們坐在臺燈前感覺光線太強情況下，臺燈會根據(jù)周圍環(huán)境調(diào)低亮度或不亮；當遇到周圍環(huán)境很暗時，臺燈會格局環(huán)境調(diào)高亮度，這樣做的好處是保護我的眼睛不被強光影響，也能節(jié)約電能的消耗。4.2.系統(tǒng)硬件選擇說明AT89C51系列單片機有著8位CPU，低功耗、性價比較高、功能強大等特點。其中，單片機內(nèi)部含有閃爍存儲單元，具有128字節(jié)的內(nèi)部RAM，可以兼容常規(guī)的51單片機指令。同時，采取閃存工藝來進行設(shè)計生產(chǎn)的程序存儲器將有著4K大小容量。由于該類單片機對設(shè)置開發(fā)要求并不嚴格，能夠有效降低開發(fā)人員的時間成本?？梢詫Τ绦蚣用芎笤賯魅雴纹瑱C即可，確保設(shè)計人員的勞動成果沒有被侵犯?？墒牵啾扔谄渌麄鹘y(tǒng)單片機，AT89C51單片機更加適合復雜環(huán)境，對工作環(huán)境條件要求無需太嚴格，常規(guī)供電時3.4V~5.5V，電壓處在3~4V環(huán)境單片機還能夠保持工作狀態(tài)，然而這樣的環(huán)境下AT89C51不能夠正常工作，因此STC系列單片機環(huán)境適應性較好。再結(jié)合以前的學習掌握的各項知識，本次設(shè)計決定采用AT89C51作為系統(tǒng)的微處理器。此單片機將能夠符合本設(shè)計基本功能要求，且價格合理、性能強大、性價比較高。4.3軟件介紹Keil4是一款嵌入式系統(tǒng)開發(fā)軟件，這款軟件的誕生主要是為單片機開發(fā)做出來的，它的出現(xiàn)能很好的為開發(fā)者減少一部分的煩惱，極大的便利了開發(fā)者和用戶，也為單片機行業(yè)打下了很好的基礎(chǔ)，無論是使用匯編語言也好還是C語言編程也罷，都是需要要使用編譯器進行編譯的，以便于把寫好的程序編譯為機器代碼，這樣才能把可以執(zhí)行的代碼文件寫入單片機里。KeilμVision4也是眾多單片機應用開發(fā)軟件中較為突出的一款軟件，它能夠支持很多家不同公司的MCS-51架構(gòu)，甚至連ARM也把它編輯、編譯，它的界面和人們常用的C++軟件極其相似，界面也很清爽，很容易簡單上手，在調(diào)試程序和軟件仿真方面也有很強的能力。因此很多開發(fā)51單片機的工程師和普通的單片機愛好者們都對它十分的喜歡。4.4仿真說明打開文件夾，點擊Proteus8，雙擊點開跳出單片機AT89C51,跳出editcomponent界面，點擊programfile,選擇已經(jīng)保存好的程序，點擊OK,下一步是點擊butt