基于51单片机的智能台灯设计

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基于51单片机的智能台灯设计

郭鹏程 王新元 叶其忠

（沈阳航空航天大学，辽宁 沈阳 110136）

【摘 要】台灯基本是一般家庭的必需品，一款智能的台灯将会对大家带来很多便利。本创意是以单片机为核心，综合运用传感技术，达到以下三种工作模式，学习模式（可以防止用眼疲劳）、睡眠模式（一段时间之后可以自动熄灭）及起夜模式（当夜晚有人走动时自动开灯）并带有时间显示，闹铃提醒的功能。本产品具有较强的应用性，具有节能省电、使用方便、保护眼睛、防止入室盗窃等诸多优点，同时也是未来台灯必然的发展趋势。

【关键词】台灯 智能 传感技术 单片机

1作品介绍与特色

本产品具有学习模式、睡眠模式及起夜模式并带有时间显示，闹铃提醒等功能。

（1）学习模式主要起保护视力、缓解疲劳、节能的作用。在学习模式下，当热释电红外传感器检测有人并且外界环境较暗时会打开LED 灯，如果在学习时间较长时，可以通过语音播报系统进行休息提示，达到预防近视缓解视疲劳的效果，学习结束后，如果台灯附近没有人，无论光强还是光弱都可自动关灯，实现节能的目的。

（2）睡眠模式主要起提高睡眠质量、防止儿童怕黑、节能和方便作用。在睡眠模式下，如果有儿童怕黑，定时时间内光线逐渐变暗，可以提高使用者的睡眠质量，家长也可放心睡觉，不用担心关灯问题，达到节能效果。

（3）起夜模式主要夜晚起夜时自动开灯和防止入室盗窃功能。在起夜模式下，当微波雷达检测到有人活动时，台灯会自动点亮，如果有入室盗窃的发现台灯点亮就很有可能会被房屋主人发现，或者仓皇逃跑。

（4）“基于51单片机设计的智能台灯”利用各种传感器模块，实现以上三种功能，在传统家用电器中，这种设计肯定会给人们带来意想不到的便利。可通过按键切换按下按键切换工作模式，操作十分简单。

（5）台灯设计成本低廉，使用的模块等在市场上都可很容易买到，经实践得知电路和程序都比较简单，实用性较强，贴合生活实际，易于开发和生产。

2总体硬件系统设计方案

该系统主要由硬件和软件两大系统组成。2.1硬件部分

硬件部分包括：电源模块、单片机处理系统、光敏传感器、热释电红外传感器、微波雷达模块、LED 灯、语音模块、时钟模块、

显示屏，按键模块和蜂鸣器组成，此图为简图。

图1系统原理

光敏传感器：我们采用光敏电阻属半导体光敏器件，具有灵敏度高，反应速度快，光谱特性及r 值一致性好等特点，能够实时检测外界环境亮度，以实现自动开灯功能。

热释电红外传感器：主要用于检测台灯旁是否有人在，因为其本身不发任何类型的辐射，所以对人体没有伤害。并且器件功耗很小，隐蔽性好，价格低廉。

微波雷达模块：微波雷达模块使用的是HB100，当有人走

动时就会触发高电平，灵敏度可调，它是一种标准的10.525GHz 微波多普勒雷达探测器，这种探测方式与其它探测方式相比具有如下的优点：非接触探测；不受温度、湿度、噪声、气流、尘埃、光线等影响，适合恶劣环境；抗射频干扰能力强；输出功率仅有5mW ，对人体构不成危害；远距离、探测范围超过20米。

语音模块：采用ISD1820语音模块。片内信息存于闪烁存储器中，可在断电情况下保存l00年(典型值)反复录音l0万次。器件工作电压3V ，工作电流25—30mA ，维持电流lA ，单片录放语音时间8～l6min ，音质好。

时钟和显示模块：时钟芯片使用的是DS1302，通过DS18620来显示时间，它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。

单片机最小系统：核心是STC89C51单片机，具有价格低廉，功能强大，操作简单等优点。

按键模块设计：一共有7个按键，用来控制三种模式、调节时间、闹钟等，对于三种模式分别采用三个按键，操作简单。

LED 部分：采用16个LED 灯，有三根线，分别可控制内圈亮、外圈亮和全亮，达到三个等级的亮度调节。

2.2软件系统设计

程序开始后进入欢迎界面，初始化时间值，之后在while 循环中进行按键检测，比对时间和闹钟设定值，并且查询三种模式哪个按键按下：

如果学习模式按键按下：红外传感器检测是否有人，如果没人跳出循环进行下一次检测，如果有人，再检测灯光强弱，如果光线较弱就开灯并且时间较长会有语音提醒，如果光线较强，只执行语音提醒功能。

如果睡眠模式按键按下：此时开启强光，51单片机内部定时开始计时，一分钟之后光线变暗，再经过一分钟，则LED 灯全灭，跳出函数不再执行，睡眠模式时间可调。

如果起夜模式按键按下：检测是否有人走动，如果有人走动则开灯，没有人则关灯，跳出起夜模式函数，进行下一次检测。

起夜模式按键和睡眠模式同时按下：只有睡眠模式进行结束之后，自动启动起夜模式才能运行。

3结语

台灯是一般家庭的必需品，一款智能台灯一定会对生活造成很大便利，普通台灯由于没有智能关灯的功能，由于经常忘记关灯而造成能源浪费。目前国内市场台灯的设计大多只采用简单的调光电路进行单一调光,而没有其他功能。这里设计的智能台灯,能在有人且外界光强较弱时自动开灯,无人时关灯,节约能源；且能一定程度的防止近视。

本智能台灯系统经实验验证具有软硬件设计简单,成本较低,易于开发,安全可靠,操作方便等特点,可作为产品进行开发,应用于住宅、现代办公室等场所,

参考文献：

[1]郭天祥.新概念51单片机C 语言教程[M].北京:电子工业出版社,2008:12.

[2]李光飞.单片机C 程序设计实例指导[M].北京:航空航天大学业出版社,2005:9.

[3]楼燃苗,李光飞.51系列单片机设计实例[M].北京:航空航天大学业出版社,2003.

[4]马忠梅.单片机的C 语言应用程序设计[M].北京:航空航天大学业出版社,1999.

[5]丁元杰.单片微机原理及应用[M].北京:机械工业出版社,2001

基金项目:本文系沈阳航空航天大学大学生创新项目，基金号：DCX140713。