汪揚埔

摘 要 20世紀(jì)80年代末，在美國出現(xiàn)了現(xiàn)代智能家居的原型，90年代中期，隨著國內(nèi)電子技術(shù)的成熟和集成電路技術(shù)的發(fā)展，智能家居在國內(nèi)逐漸發(fā)展起來，開始走進大部分家庭，改變?nèi)藗兊纳罘绞?，提高生活質(zhì)量。同樣，日常生活中必需的臺燈也正朝著智能化方向發(fā)展，為此，提出新型智能LED臺燈設(shè)計。本設(shè)計單片機為控制核心，通過硬件系統(tǒng)和軟件編程綜合實現(xiàn)，以實現(xiàn)智能臺燈。

關(guān)鍵詞 單片機 智能

中圖分類號：TP721文獻標(biāo)識碼：A

本臺燈設(shè)計有多種功能，能夠檢測感應(yīng)范圍內(nèi)人體，并自動點亮或者熄滅，臺燈具有自動感應(yīng)和手動調(diào)節(jié)兩種調(diào)節(jié)模式，能顯示當(dāng)前日期、時間，顯示當(dāng)前屋內(nèi)溫度，還具備鬧鈴提醒功能。硬件部分由單片機控制模塊、臺燈模塊、時鐘模塊、溫度模塊、按鍵模塊、鬧鈴模塊、顯示模塊、紅外傳感8個模塊構(gòu)成。單片機控制芯片采用STC89C52，溫度傳感器選用DS18B20芯片，顯示模塊采用LCD1602液晶顯示，時鐘模塊采用DS1302時鐘芯片，檢測人體用BIS0001紅外熱釋傳感器，鬧鈴利用蜂鳴器發(fā)聲實現(xiàn)，臺燈模塊采用16顆高亮度白光LED。軟件部分采用單片機C語言編程控制，從而實現(xiàn)了控制功能。

1系統(tǒng)的硬件設(shè)計

1.1人體感應(yīng)模塊的設(shè)計

BIS0001芯片是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路芯片，是由內(nèi)部運算放大器、狀態(tài)控制器、電壓比較器、封鎖時間定時器、延時定時器等，構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐?。人體紅外感應(yīng)模塊特點包括：全自動感應(yīng)、光敏控制（可選）、功耗較低、工作電壓范圍寬、高電平信號輸出以及與各種電路對接起來非常方便。

1.2顯示模塊電路設(shè)計

本臺燈顯示器需顯示時間、溫度、模式及亮度等級，綜合分析采用LCD1602液晶顯示屏， 能顯示2行十六個字符，顯示功能強大， 且外形美觀視覺效果良好。LCD1602接口為標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口。

1.3照明模塊電路設(shè)計

本設(shè)計采用16顆LED 作為發(fā)光系統(tǒng)，每顆LED和一個1K的電阻串聯(lián)，電阻起到限流作用。通過自動控制或者按鍵K4、K5調(diào)節(jié)PWM輸出以達到調(diào)節(jié)光亮度的效果。輸入/輸出均采用低電平有效方式，也就是說給相應(yīng)的輸入/輸出低電平LED工作。

1.4溫度模塊電路設(shè)計

本臺燈設(shè)計選用DS18B20溫度傳感器。DS18B20具有性能較強，功耗較低的優(yōu)點，接線簡單，方便使用，同時價位較低，在一些對精度、實時性要求不是特別高的場合被廣泛采用。其技術(shù)特點包括：（1）采用單線接口，便捷高效。與單片機進行雙向數(shù)據(jù)交換時，不需要其他復(fù)雜的接線，只需連接一條口線便能實現(xiàn);（2）存在固有測溫誤差，測溫范圍-55度至+125度;（3）支持多點組網(wǎng)功能，多點測溫;（4）工作電壓為直流3V至5V;（5）不需要任何外圍元件，可單獨使用;（6）以9至12位數(shù)字量方式串行傳送測量結(jié)果。

1.5鬧鈴電路設(shè)計

鬧鈴模塊是由一個蜂鳴器實現(xiàn)，設(shè)計中利用一個PNP型三極管和蜂鳴器連接，主要作用是為蜂鳴器提供一個驅(qū)動，使蜂鳴器工作為高電平有效，即P07口為高電平時蜂鳴器發(fā)聲提示。對該蜂鳴器，只需在其所接的I/O口寫“1” 便可實現(xiàn)它的蜂鳴。在編寫程序時為其加個延時，即可形成鬧鈴聲。本設(shè)計采用 “嘀嘀嘀”的普通鬧鈴聲，通過數(shù)組來存儲鬧鈴的值。

1.6時鐘電路設(shè)計

本設(shè)計時鐘模塊采用DS1302時鐘芯片。DS1302是由DS1202改進而來的，增加了以下的特性：雙電源供電，當(dāng)主電源無法供電時，由后備電源進行供電;此外，增加了七個字節(jié)的存儲器。DS1302的功能特性使其具有較強的競爭力，應(yīng)用領(lǐng)域較廣。

2系統(tǒng)的軟件設(shè)計

本設(shè)計采用C語言進行編程。C語言是一門通用計算機編程語言，應(yīng)用廣泛。C語言的設(shè)計目標(biāo)是提供一種能以簡易的方式編譯、處理低級存儲器、產(chǎn)生少量的機器碼以及不需要任何運行環(huán)境支持便能運行的編程語言。

系統(tǒng)上電初始化后，人體檢測模塊檢測屋內(nèi)是否有人，或者按鍵是否按下，根據(jù)檢測的信號，LED開始工作。通過按鍵模塊可以調(diào)整時間、設(shè)置鬧鈴、調(diào)節(jié)光亮度以及切換模式。設(shè)置了年月日，時分秒幾個參數(shù)的計數(shù)，單片機根據(jù)按下的鍵進行相應(yīng)的操作。按鍵均采用低電平有效的連接方式，選擇控制模式（即控制臺燈的工作模式，手動模式或者感應(yīng)模式）由按鍵K1實現(xiàn)，對時鐘進行調(diào)節(jié)，并設(shè)置鬧鈴由按鍵K2到K5實現(xiàn)，調(diào)節(jié)臺燈的亮度由K4（臺燈變亮）和K5（臺燈變暗）實現(xiàn)。

3總結(jié)

本設(shè)計的思想來源于當(dāng)前對節(jié)能、環(huán)保、健康的生活要求，以及智能家居應(yīng)運而生。設(shè)計采用新型光源LED照明，較好的解決了當(dāng)前市場上臺燈大多功能單一，缺少亮度調(diào)節(jié)、溫度顯示等功能，無法適應(yīng)現(xiàn)代家居生活的弊病，同時更加節(jié)能環(huán)保，也更加便捷，結(jié)論如下：

（1）臺燈采用采用16顆高亮度白光LED，比傳統(tǒng)白熾燈電光轉(zhuǎn)化率更高，因此更加節(jié)能，同時，相比之下LED使用壽命更長，而且不易被損壞，從而減少了廢棄物的產(chǎn)生，符合環(huán)保要求;

（2）設(shè)置了自動和手動兩個模式，自動調(diào)節(jié)可根據(jù)光強調(diào)節(jié)臺燈亮度，讓臺燈隨時保持合適亮度;手動調(diào)節(jié)能讓臺燈保持在設(shè)定亮度不變，用戶可根據(jù)習(xí)慣選擇自動或者手動模式;

（3）通過人體紅外感應(yīng)，當(dāng)有人且亮度較低時，臺燈自動點亮，省去了摸黑開燈的不便;人走后延時幾秒臺燈自動熄滅，節(jié)約了能源同時更加人性化;

（4）顯示器顯示當(dāng)前時間、日期，屋內(nèi)溫度，臺燈模式，臺燈亮度級別，使用戶操作起來更加便捷。同時用戶還可根據(jù)需要設(shè)置鬧鈴，到點即提醒用戶，以更好的保護視力。