楊　琴　李　秀/成都理工大學工程技術學院

智能地腳小夜燈設計

楊琴李秀/成都理工大學工程技術學院

本文是基于單片機的小夜燈設計，通過光電感應模塊檢測到人下床，采用單片機輸出高電平驅動小夜燈點亮，延時10m in關閉，期間人上床，則立即關閉小夜燈。為避免白天小夜燈待機，設計了自動失電模塊，計時完成后，自動切斷單片機電源供電。針對雙電源供電，設計了電源模塊輸出12V和5V電壓。

單片機；小夜燈；自動失電

引言

當今壓力大的快節(jié)奏生活，使得很多人的睡眠質(zhì)量得不到保證，部分原因是因為起夜后引起的失眠。比如半夜起來上廁所，照看孩子，喝水等，這時人處于半睡眠狀態(tài)，不方便打開燈。而如果猛然打開燈，由于光線亮度差太大很容易導致眼睛不適，并使人清醒。本文根據(jù)孫明明在家居光環(huán)境一體化的研究中提到結合人體生理與心理的分析，選用地腳燈作為夜燈[1]。本文設計的地腳小夜燈能在人起床將腿吊在床邊時點亮，到腿上床后或延時10min后關閉。

1.系統(tǒng)總體結構

本文主要采用單片機AT89C51作為控制核心，由時鐘電路、電源自動失電電路、復位電路、光電感應模塊、驅動電路,按鍵輸入模塊，電源模塊構成?？偨Y構框圖如下：

圖1　硬件系統(tǒng)結構框圖

智能床沿小夜燈是在按下電源開關后給單片機上電[2]，并通過按鍵輸入選定不同的單片機待電時間，如6小時，7小時，8小時等；然后通過光電感應模塊檢測是否有人下床，當有人下床時，單片機輸出高電平通過驅動電路使小夜燈發(fā)光，并延時一段時間后關閉，若在延時時間內(nèi)檢測到人上床，則立即關燈。直到單片機待電時間到后,自動停止單片機的供電。

2.自動失電模塊

針對人們的生活習慣，往往人們會記得打開開關，反而容易忘記關閉。所以在對智能小夜燈的設計中，對電源模塊的設計采用了定時自動失電。其電路圖設計如下：

圖2　電源自動失電模塊設計

如圖所示，通過按鈕S給單片機上電后，通過軟件程序給單片機的P0.0口置1，使晶體管處于導通的狀態(tài)，所以當按鍵松開時，5V電源通過晶體管加載到單片機VCC引腳。當單片機待電時間結束時，通過軟件程序往P0.0口輸入低電平，從而切斷單片機的供電。

3.光電感應模塊

人起床后，腳會吊在床沿下，根據(jù)這一習慣，本文采用擴散反射型光電傳感器，來完成對人體的檢測。該檢測頭由于一個發(fā)光器（發(fā)光二極管）和一個收光器（光敏三極管）組成，當檢測頭前沒有遮擋時候，沒有信號輸入；一旦有檢測物通過或遮擋時，就會將發(fā)光器發(fā)射的光線反射回來，使收光器接收到，經(jīng)過電壓比較器LM393后，向單片機引腳P1.3輸入低電平信號。其中通過調(diào)節(jié)滑動變阻器RV1，來調(diào)節(jié)光電傳感器的靈敏度。光電感應模塊電路圖如下：

4.驅動小夜燈模塊

為保證小夜燈具有一定的亮度，小夜燈采用12V的直流電壓，而單片機引腳的高電平輸出電壓近似電源電壓5V，所以不足以提供。當單片機引腳P0.7輸出高電平時，小夜燈電路因接通而點亮。當單片機引腳P0.7輸出低電平時，小夜燈電路因斷開而熄滅。為完成單片機對小夜燈的控制，設計了如下的驅動電路：

5.電源模塊

文中單片機的供電電壓為5V，而驅動小夜燈的供電電壓為12V，因此設計了以220V的電網(wǎng)電壓為輸入，5V和12V幅值穩(wěn)定的直流電源為輸出的電源模塊。首先通過變壓器對220V的電網(wǎng)電壓進行降壓，再通過橋式整流電路將降壓后的正弦電壓轉換成脈動單向電壓，再經(jīng)過電容濾波得到比較平滑的電壓，最后經(jīng)過LM7912CT進行穩(wěn)壓輸出。

圖5　電源模塊設計

6.軟件程序設計

首先執(zhí)行初始化程序，完成對單片機系統(tǒng)的初始化[3]。然后將電源控制引腳P0.0置為高電平，接著依次判斷單片機引腳P1.0，P1.1，P1.2是否為低電平，若為低電平，啟動軟件計時；接著判斷P1.3引腳是否有低電平產(chǎn)生，若產(chǎn)生低電平則觸發(fā)外部中斷，置位P0.7引腳，從而點亮小夜燈。然后采用軟件延時10分鐘，若在延時時間內(nèi)有人上床，則立即關閉小夜燈；若沒檢測到人上床，延時時間到時關閉小夜燈。最后計時時間到時，復位電源控制引腳P0.0和小夜燈控制引腳P0.7。程序流程圖如下：

圖6　程序流程圖

7.結論

本設計是單片機在照明方面的應用，其中結合到人體生理特點，將小夜燈設置在地腳位置，實現(xiàn)智能化操作。為保證光電感應模塊的靈敏性，將收光器安裝在床沿側，發(fā)光器安裝在對側。在后續(xù)設計中，可就單一功能控制按鈕進行改進，并設計多功能的小夜燈，進一步方便人們生活中使用。

[1]孫明明.普通家居及其光環(huán)境一體化的研究與設計[D].大連：大連工業(yè)大學,2013.

[2]陳余、王璇.家居智能小夜燈的設計[J].科技信息,2010，29（2）：734-738.

[3]郭天祥編著51單片機C語言教程[M].電子工業(yè)出版社,2011.