智能地腳小夜燈設計

楊　琴　李　秀/成都理工大學工程技術學院

智能地腳小夜燈設計

楊琴李秀/成都理工大學工程技術學院

本文是基于單片機的小夜燈設計，通過光電感應模塊檢測到人下床，采用單片機輸出高電平驅動小夜燈點亮，延時10m in關閉，期間人上床，則立即關閉小夜燈。為避免白天小夜燈待機，設計了自動失電模塊，計時完成后，自動切斷單片機電源供電。針對雙電源供電，設計了電源模塊輸出12V和5V電壓。

單片機；小夜燈；自動失電

引言

當今壓力大的快節奏生活，使得很多人的睡眠質量得不到保證，部分原因是因為起夜后引起的失眠。比如半夜起來上廁所，照看孩子，喝水等，這時人處于半睡眠狀態，不方便打開燈。而如果猛然打開燈，由于光線亮度差太大很容易導致眼睛不適，并使人清醒。本文根據孫明明在家居光環境一體化的研究中提到結合人體生理與心理的分析，選用地腳燈作為夜燈[1]。本文設計的地腳小夜燈能在人起床將腿吊在床邊時點亮，到腿上床后或延時10min后關閉。

1.系統總體結構

本文主要采用單片機AT89C51作為控制核心，由時鐘電路、電源自動失電電路、復位電路、光電感應模塊、驅動電路,按鍵輸入模塊，電源模塊構成。總結構框圖如下：

圖1　硬件系統結構框圖

智能床沿小夜燈是在按下電源開關后給單片機上電[2]，并通過按鍵輸入選定不同的單片機待電時間，如6小時，7小時，8小時等；然后通過光電感應模塊檢測是否有人下床，當有人下床時，單片機輸出高電平通過驅動電路使小夜燈發光，并延時一段時間后關閉，若在延時時間內檢測到人上床，則立即關燈。直到單片機待電時間到后,自動停止單片機的供電。

2.自動失電模塊

針對人們的生活習慣，往往人們會記得打開開關，反而容易忘記關閉。所以在對智能小夜燈的設計中，對電源模塊的設計采用了定時自動失電。其電路圖設計如下：

圖2　電源自動失電模塊設計

如圖所示，通過按鈕S給單片機上電后，通過軟件程序給單片機的P0.0口置1，使晶體管處于導通的狀態，所以當按鍵松開時，5V電源通過晶體管加載到單片機VCC引腳。當單片機待電時間結束時，通過軟件程序往P0.0口輸入低電平，從而切斷單片機的供電。

3.光電感應模塊

人起床后，腳會吊在床沿下，根據這一習慣，本文采用擴散反射型光電傳感器，來完成對人體的檢測。該檢測頭由于一個發光器（發光二極管）和一個收光器（光敏三極管）組成，當檢測頭前沒有遮擋時候，沒有信號輸入；一旦有檢測物通過或遮擋時，就會將發光器發射的光線反射回來，使收光器接收到，經過電壓比較器LM393后，向單片機引腳P1.3輸入低電平信號。其中通過調節滑動變阻器RV1，來調節光電傳感器的靈敏度。光電感應模塊電路圖如下：

4.驅動小夜燈模塊

為保證小夜燈具有一定的亮度，小夜燈采用12V的直流電壓，而單片機引腳的高電平輸出電壓近似電源電壓5V，所以不足以提供。當單片機引腳P0.7輸出高電平時，小夜燈電路因接通而點亮。當單片機引腳P0.7輸出低電平時，小夜燈電路因斷開而熄滅。為完成單片機對小夜燈的控制，設計了如下的驅動電路：

5.電源模塊

文中單片機的供電電壓為5V，而驅動小夜燈的供電電壓為12V，因此設計了以220V的電網電壓為輸入，5V和12V幅值穩定的直流電源為輸出的電源模塊。首先通過變壓器對220V的電網電壓進行降壓，再通過橋式整流電路將降壓后的正弦電壓轉換成脈動單向電壓，再經過電容濾波得到比較平滑的電壓，最后經過LM7912CT進行穩壓輸出。

圖5　電源模塊設計

6.軟件程序設計

首先執行初始化程序，完成對單片機系統的初始化[3]。然后將電源控制引腳P0.0置為高電平，接著依次判斷單片機引腳P1.0，P1.1，P1.2是否為低電平，若為低電平，啟動軟件計時；接著判斷P1.3引腳是否有低電平產生，若產生低電平則觸發外部中斷，置位P0.7引腳，從而點亮小夜燈。然后采用軟件延時10分鐘，若在延時時間內有人上床，則立即關閉小夜燈；若沒檢測到人上床，延時時間到時關閉小夜燈。最后計時時間到時，復位電源控制引腳P0.0和小夜燈控制引腳P0.7。程序流程圖如下：

圖6　程序流程圖

7.結論

本設計是單片機在照明方面的應用，其中結合到人體生理特點，將小夜燈設置在地腳位置，實現智能化操作。為保證光電感應模塊的靈敏性，將收光器安裝在床沿側，發光器安裝在對側。在后續設計中，可就單一功能控制按鈕進行改進，并設計多功能的小夜燈，進一步方便人們生活中使用。

[1]孫明明.普通家居及其光環境一體化的研究與設計[D].大連：大連工業大學,2013.

[2]陳余、王璇.家居智能小夜燈的設計[J].科技信息,2010，29（2）：734-738.

[3]郭天祥編著51單片機C語言教程[M].電子工業出版社,2011.