明新華+王傳璽+高源+易金橋


摘 要:為了更好地滿足大眾的需求,推進技術的發展,團隊著手研究多功能LED臺燈,該臺燈具有亮度自動調節、時間顯示、鬧鈴提醒等功能??傮w的設計思路是模塊化:單片機控制、溫度、時鐘、按鍵、臺燈、鬧鈴、顯示等七個模塊。單片機主控芯片是選用STC89C52,用LCD1602C液晶來顯示溫度、萬年歷,按鍵模塊是對日期、LED亮度、時間等內容進行較為準確的調整,時鐘模塊選用DS1302作為核心芯片,臺燈模塊用10顆高亮LED,鬧鈴功能由蜂鳴器來實現,溫度傳感器選用DS18B20。軟件設計是用C語言編寫,由單片機來實現全部控制功能。
關鍵詞:單片機;多功能;臺燈
引言
我國的臺燈普及率很高,但由于大容量的存在,不能依靠固定電源,目前,國內市場燈具類型主要有:白熾燈,節能燈,LED燈;LED臺燈的光源是體積小、耗電低的發光二極管,具備使用壽命長、環保無毒、可靠安全等多種優點[1]。然而當前市面上的不少LED照明設備因為受到使用的材料、制造技術及成本因素的限制,并沒有很好展示它的優點。
歐洲的一些國家的燈具產品一直引領世界的潮流,像意大利的臺燈設計除了體現產品的內在性能質量,還注重人對產品在情感上的共鳴。荷蘭菲爾普斯歷來重視“以人為本”的原則。亞洲公司,如東芝和其他公司在照明產品的發展也躋身世界前列。
隨著經濟的發展,人們對物質生活提出了更高的要求。現在市場上大批量的生產產品已經滿足不了人們個性化的需求。人們在購買臺燈的同時,不僅考慮基本光照需求,而且還有其他個性化的追求。傳統的燈具產品很少有燈具前景,為了改變現狀,我們在原來基礎上增加了個性化的需求,優化了燈具的結構和功能。
1 系統總體設計
圖1為本次設計的系統硬件結構框圖,控制核心是采用美國STC公司生產的89C52芯片,具有低功耗、高性能的CMOS8位微控制器,以及廉價且可編程8k系統flash存儲器。STC89C52雖然使用了MCS-51內核,由于做了很多的改進使得芯片相比傳統51單片機增加了許多優良功能從而得到人們的廣泛使用。本設計通過光敏器件將外部信號轉化為電信號、單片機編寫軟件從而輸出不同的PWM占空比,進而實現對LED燈的自動調節。溫度傳感器是由美國DALLAS公司生產的DS18B20,由于接線方便,成本低,端口少,體積小,可封裝成任意形狀,易于使用,故選用該芯片作為本設計的一部分。顯示模塊用一塊LCD1602顯示屏顯示萬年歷、溫度,以及PWM級數。
2 系統硬件設計
2.1 單片機主控模塊[2]
本多功能臺燈的主控設計是基于STC89C52芯片來實現,由晶振電路和復位電路兩部分組成。
2.2 恒流驅動模塊[3]
本設計的LED 選用PT4115恒流芯片驅動。該芯片適合用于綠色照明LED燈的驅動電路,能夠驅動一顆或者多顆串并聯的LED燈,且應用于電路具有非常簡潔的優點,符合本電路的設計需求。
2.3 時鐘模塊
本設計采用DS1302時鐘芯片,采用內置電源的時鐘模塊,可以在斷電的情況下依然保持計數,時間不會隨著斷電而改變。
2.4 液晶顯示模塊
本設計要求可以顯示時間、日歷、燈光亮度和溫度,由于LCD1602液晶能顯示簡單的字符,滿足本設計要求的同時而且廉價。
2.5 溫度檢測模塊[4]
溫度檢測選用數字溫度傳感器DS18B20,該傳感器具有低功耗、高性能、微型化等特點。
2.6 蜂鳴模塊
蜂鳴器模塊用于產生鬧鐘的報警聲音和按鍵的聲音,聲音的控制由單片機通過軟件實現。
2.7 按鍵模塊
按鍵控制由S2~S6五個按鍵構成,分別為:S2時間設置按鍵、S3數值增大按鍵、S4數值減小按鍵、S5鬧鐘設置按鍵及S6亮度調節按鍵。
3 系統軟件設計[5]
系統主程序包括系統初始化程序(包括I/O口初始化、DS1302芯片初始化、1602液晶初始化、外部中斷0與定時器T0設置)、按鍵檢測和處理程序、時鐘數據讀取與處理程序、溫度數據采集、讀取與處理程序、液晶顯示程序、鬧鐘判斷和處理程序、PWM調光處理程序等。在程序中設置時鐘鬧鐘,鬧鐘一次,時鐘芯片IRQ引腳觸發外部中斷0,進入中斷程序設置時鐘=1主程序報警器報警。
4 結束語
本多功能臺燈將單片機技術與我們生活中的臺燈進行了有機的結合,既可以僅僅開一個臺燈就能知道有關日歷、溫度等諸多的相關信息而且還可以根據個人的習慣、喜好和所處的環境調節光的亮度,保護使用者用眼舒適的同時還可以盡可能的節省用電。本設計電路簡單、功能較為完備,而且系統性能穩定、易于擴展、性價比高,可以推廣應用。
參考文獻
[1]毛興武.新一代綠色光源LED及其應用技術[M].北京:人民郵電出版社,2008,1.
[2]高衛東.51單片機原理與實踐[D].北京:北京航空航天大學,2011.
[3]閆崇光.LED燈低電壓驅動技術[Z].2008,3.
[4]易麗華.基于AT89C51單片機與DS18B20的溫度測量系統[Z].
2009,3.
[5]周航慈.單片機程序設計基礎[M].北京:北京航空航天大學出版社,1997,5.