基于單片機的幼兒智能臺燈設計

張園 尚秀妮 魏紅陶 金通 徐潔娟

摘 要 本文闡述了基于AT89S52單片機控制的幼兒智能臺燈設計方法，它可以對臺燈的亮度和時間進行控制，為照顧幼兒提供便利，安靜地入睡。在幼兒入睡之前，預先設置燈光熄滅時間，該智能臺燈隨著時間的推移逐漸變暗，直至在預設時間熄滅，同時響起催眠音樂，便于幼兒入睡。當幼兒夜間哭鬧時，該智能臺燈能夠由聲音觸發打開，方便父母及時照顧孩子。

關鍵詞 AT89S52 智能臺燈 設計

中圖分類號：TM923.44 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.06.032

Abstract This paper expounds the design method of the intelligent desk lamp based on AT89S52 MCU， which can control the brightness and time of the desk lamp， so as to provide convenience for the care of children. Quiet sleep. Before the baby fall asleep， set the lights off time， the smart table lamp with the passage of time gradually become dark， until the preset time goes out， while the hypnotic music， easy for children to sleep. When the baby crying at night， the smart desk lamp can be triggered by the sound to open， convenient for parents to take care of the child in time.

Key words AT89S52； intelligent desk lamp； design

0 引言

睡眠對于每個人來說是非常重要的，尤其是幼兒。睡眠時間的長短、睡眠質量的好壞將直接關系到幼兒的身體發育和心智發展。為了幫助幼兒入睡，改善幼兒的睡眠質量，需要營造舒適的睡眠環境，例如，柔和的光線，適宜的溫度，可以更好地幫助孩子入睡。另外對于年齡較小的幼兒，輕柔的催眠曲將更好地幫助其入睡。

基于上述情況，本系統利用單片機設計了一種幼兒智能臺燈，可以對臺燈進行光線漸變、定時和音樂播放的控制，以更好地改善幼兒的睡眠質量。

1 系統組成

該臺燈系統主要由聲控電路、環境光檢測電路、信號處理電路、單片機、顯示屏、鍵盤電路、提醒電路、燈光控制和音樂播放等幾個部分組成。其組成框圖如圖1所示。

該智能臺燈實現的主要功能如下：（1）燈光亮度的漸變：為了讓幼兒有一個舒適的睡眠環境，通過環境光檢測電路自動調整適合用戶的光線亮度，并且根據預先設置，隨著時間的推移光線逐漸減弱，讓孩子在合適的光線環境下進入睡眠。（2）聲音觸發：當幼兒在夜間驚醒哭鬧時，哭聲會觸發聲控傳感器，通過音頻信號的處理，自動打開該設備，便于父母夜間及時照顧幼兒。（3）音樂播放：通過在幼兒入睡時，播放一些催眠曲，讓他們伴著音樂入睡。（4）時間顯示與定時提醒：在幼兒時期，定時功能為父母給寶寶喂奶提供了方便；孩子長大后，該設備亦可給孩子用作學習工具。（5）自動熄滅：當用戶離開設備忘記關閉時，該設備會自動熄滅，以達到節能的作用。

1.1 系統主控單元

系統主控單元采用了Atmel公司生產的新型高速、低功耗微控制器AT89S52。該單片機內部資源十分豐富，包括8192個字節的程序存儲器，256個字節的數據存儲器，4個8位的并行接口，1個全雙工串行接口，內部帶有振蕩電路等。①單片機為中央處理單元，完成系統功能的控制任務：提醒電路、燈光控制、音樂播放及接收來自單片機的命令以實現燈光控制，燈光熄滅延遲時間范圍為5分鐘至10分鐘。播放音樂時，音量可調節，可存儲3首催眠歌曲。

1.2 顯示模塊

顯示模塊主要采用LM032L液晶顯示屏，專門用于字母、數字和符號等，其顯示字符時，由于LM032L自帶內部字符發生控制器，因此可以根據LCD上顯示的行列號，送入字符對應代碼。②其電路如圖2所示。

1.3 定時模塊

系統采用Dallas公司生產的實時時鐘芯片DS1302作為（上接第68頁）時鐘模塊，該芯片具有結構簡單、成本低連，在主電源關閉的情況下，也能保持時鐘的連續運行，可以準確的對年、月、日、星期、時、分、秒進行計時。③X1腳和X2腳外接32.768kHz晶振，構成振蕩源。④RST是復位/片選線，通過把RST輸入驅動置高電平來啟動所有的數據傳送。其連接電路如圖3所示。

1.4 聲控模塊

聲控模塊的功能是檢測聲音信號并對其進行放大，當有幼兒的哭聲時，可以利用聲音信號觸發單片機，從而控制燈的開關。主要由駐極體話筒、電阻、電容和LM393集成運放比較器構成，電阻R11為駐極體話筒提供工作電壓，滑動電阻用來調節聲控模塊的靈敏度，系統采用單片機檢測聲控模塊的輸出端的電平，以獲得當前聲音信號的強弱，來控制智能臺燈的開關。其電路如圖4所示。

1.5 環境光檢測模塊

環境光檢測的功能是檢測周圍環境的亮度，使單片可以通過環境的亮度決定臺燈開關的狀態和燈的亮度。當光敏電阻收到光照的時候，電阻減小，運放同向輸入端為低電平，端口1輸出為低電平；當光照較弱時，電阻增加，運放同向輸入端為高電平，端口1輸出為高電平。光控電路的輸出信號經過電壓跟隨器后，將比較微弱的電流信號放大到單片機能夠識別的電流，然后由運放輸出端將放大后的信號傳給單片機的P1.3口。其電路如圖5所示。

2 結論

系統軟件部分采用C語言編寫，開發環境采用Keil C，利用模塊化結構進行軟件。經過實驗驗證本幼兒智能臺燈系統具有軟硬件設計簡單，易于開發，成本較低，安全可靠，操作方便等特點，可作為產品進行開發，應用于家庭、幼兒園等場所，有較強的實用性。

基金項目：2015年江蘇省大學生實踐創新訓練計劃項目（201513112012Y）

注釋

① 李朝青.單片機原理與接口技術[M].北京：北京航空航天大學出版社，2001.

② 鄧嘉卿，金鑫.基于單片機的智能窗簾控制系統設計[J].科技創新導報，2015（10）：103-106.

③ 祝斌.51單片機LED彩燈串行控制器制作[J].科教導刊，2014（6）：205-206.

④ 張仁朝.基于AT89C52單片機控制的智能臺燈設計[J].南方職業教育學刊，2011（11）：15-18.