亮度自动调节台灯电路的设计

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波；红外感应

Abstract

The 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 it’s 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 not 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 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 (5)

1.1 研究课题的背景与意义 (5)

1.2 本课题的研究内容及实施方案 (5)

1.3 论文内容安排 (6)

2 整体方案设计 (7)

2.1 整体逻辑框图 (7)

2.2 方案论证 (7)

3 硬件方案设计 (10)

3.1 STC12C5A60S2最小系统 (10)

3.2 光敏电阻 (11)

3.2.1 光敏电阻的性质 (11)

3.2.2 光敏电阻模块电路图 (13)

3.3 液晶显示屏1602 (14)

3.3.1 1602简介 (14)

3.3.2 1602与单片机连接图 (15)

3.4 时钟芯片DS1302 (16)

3.5 红外传感器 ................................................................... 错误!未定义书签。

3.6 按键模块 (17)

3.7 蜂鸣器电路 (18)

4 软件设计 .................................................................................. 错误!未定义书签。

4.1 整体软件流程图 (19)

4.2 各子模块功能设计 (20)

4.2.1 STC12C5A60S2单片机A/D转换模块 (20)

4.2.2 STC12C5A60S2单片机中断模块 (22)

4.2.3 单片机定时器模块 (24)

4.2.4 光线采集的实现 (27)

4.2.5 自动断电功能的实现 (28)

4.2.6 LCD显示模块 (28)

4.2.7 时钟模块 (30)

4.3 软件开发环境 (32)

4.3.1 KEIL简介 (32)

4.3.2 STC-ISP简介 (33)

5 系统调试 (35)

5.1 焊接 (35)

5.2 调试结果 (35)

总结与展望 (38)

参考文献 (39)

致谢 (40)

附录 (41)

1 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，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。