感应台灯的设计与实现

电子科技大学微芯杯

刘承文

简介本智能感应台灯控制系统基于超声波测距方式，利用单片机进行处理，能够感知一定范围内的人、或其他物体，当人或物进入其探测范围，台灯开启，并随着距离台灯距离减少。可利用PWM 控制台灯亮度，以节约电能。

目录

一.项目背景 (3)

二.方案设计 (3)

三.设计过程 (4)

四.实用化的可能性、推广价值 (13)

五.创新点 (14)

六.作品实物图片 (14)

项目背景随着科技的高速发展，各种各样的科技产品、家用电器开始走入人们的生活，这一切都大大地提高了人们的工作效率、改善了人们的生活，现在电器的发展趋势是智能化，这样会使人们使用起来更加方便。随着智能控制理论和人工智能研究的深入，各种更加逼真地模拟人类智能的家用电器会更多地出现，而单片机和智能理论的结合，将来不但更多地改进现行家用电器，而且将会产生全新的家用电器。家用电器因为单片机的加入而走向智能化，并且随着人们生活水平的提高日益走向平民化，我们的生活也随着家用电器的发展越来越方便、舒适。随着家用电器的发展，作为家用电器当中的小台灯也要顺应科技的发展步伐走向智能化。目前，灯具市场上出售的灯具种类繁多，一般台灯均采用 220V 交流电源供电，日光灯管、白炽灯泡为光源，手动开关或触摸感应式开光来控制。但这类台灯存在很多弊端，一是电压是不安全电压，给人们使用带来不安全因素；二是日光灯还具有频闪效应，经常使用会给人的眼睛带来一定的伤害；三是耗电量大、台灯通常都是以日光灯为主，在几瓦到几十瓦之间；四是人工化，人们由于手工操作，往往会忘记关灯，这也造成电能的浪费。正因如此，制作生产智能感应台灯具有很重要的意义

方案设计

2.1设计题目：

制作一个基于超声波、红外等测距方式的智能感应台灯控制系统，系统能够感知一定范围内的人、或其他物体，当人或物进入其探测范围，台灯开启，并随着距离台灯距离减少，利用PWM控制台灯亮度，以节约电能。

2.2基础要求：

1、在控制系统 2m 范围内，能正常感知物体并开启台灯

2、当人或物，移出其感应范围时，能够关闭台灯

3、在人或物与控制系统距离变化超过 20cm 时，台灯光线应用明显变化

2.3发挥部分：

1、控制系统能同时控制 2 路或 2 路以上台灯

2、控制系统能显示人或物体与控制系统距离

3、控制系统能够实时显示系统开启时间

4、其他

设计过程

3.1方案比较与选择

3.1.1测距模块的选择

方案一：红外线测距模块

H¥-SRF05超声波测距摸块

附资料原理图

工作电压：4.5V~5.5V。

功耗电流：最小1mA最大20mA

谐振频率：40KHz

探测距离范围：4毫米〜4米。误差：4% 经比较，超声测距模块的距离和工作电压都符合系统要求，而且超声测距模块比较便宜，所以本次设计采用超声测距模块。

红外测距模块虽然距离精准，但是最大距离不够，不能达到要求的2M距离。

方案二：超声测距模块

GP2Y0A21VK0F

10-SOCM 送软

SHARF夏普原装红外测距传感器GP2Y0A21YK0F量程10-80cm

Risym

3.1.2台灯电路的选择

方案一：采用三极管放大电路

方案二：采用上拉电源的方式

经比较，本次设计采用四组LED没有必要采用三极管放大电路，三极管电路复杂，上拉电源的方法电路简单，而且灌入单片机的电流在可控范围内，所以本次设计米用方案二。

3.2方案描述

系统总体框图如图所示。超声测距模块测出超声波从发出到返回过程的时间，单片机通过计时器记录这一时间，并按照公式计算出物体到系统的距离。这个距离再通过显示模块显示出来，距离作为一个参数，PWM波参考距离的值开启或关闭

LED 灯。

当物体与系统间的距离为0-50cm 时，开启四盏灯，距离为50-100cm 时开启三盏 灯，距离为100-150cm 时开启两盏灯，距离为150-200cm 时开启一盏灯，距离大 于200cm 时关闭台灯。

3.3设计原理 由单片机的P3A 3引脚产生一个20us 的脉冲信号，超声测距模块接收到此信号的 时候，产生超声波，同时ECH （引脚产生高电平信号，当接收到超声波以后，echo 引脚产生低电平信号，单片机通过定时器 1中断来记录时间，以此来计算距离。 单片机得出距离以后，通过定时器0中断来驱动计时数码管和距离显示数码管和 PWM 波，以此来控制LED 灯。

3.4程序

#include // 包括一个52标准内核的头文件

#defi ne uchar un sig ned char // 定义一下方便使用

#defi ne uint un sig ned int

#defi ne ulong un sig ned long

〃***********************************************

sfr CLK_DI' V = 0x97; // // 为STC 单片机定义，系统时钟分频 为

STC 单片机的IO 口设置地址定义

sfr P0M1 =0X93;

sfr P0M0 =0X94;

sfr P1M1 =0X91;

sfr P1M0 =0X92;

sfr P2M1 =0X95;

sfr P2M0 =0X96;

********************************************** sbit Trig = :P3A3; //

产生脉冲引脚 sbit Echo =P3A2; //

回波引脚 sbit test = P3A1; //

测试用引脚

sbit LED 仁卩3八4;

sbit LED2=P3A5;

sbit LED3=P3A6; sbit LED4=P3A7;〃 定义4个灯泡引脚

static un sig ned char sec ond,minu te,hour;〃 un sig ned int tco unt;

------- 4

个LED 灯

定义计时器计时变量