STC51單片機智能臺燈控制系統的設計

王禹軒 李姿 沈陽工學院

STC51單片機智能臺燈控制系統的設計

王禹軒 李姿 沈陽工學院

時鐘和臺燈是我們日常生活不可缺少的，在如今的快節奏的生活方式下，人們的時間觀念更強，時間是一抽象的東西，我們為了表示時間的存在，會用時鐘來進行記錄；臺燈，在書房、臥室里面也是很常見的家具，尤其在書房顯得很重要，不僅關乎人眼的健康，也舒緩了人的心情，更增加了書房的文韻，讓人在其中能集中精力陶醉在知識的海洋，對人的閱讀、寫作、學習增添了氣氛?，F在市面上的臺燈大多是普通的照明功能，不具有智能、節能燈功能，針對該方面的欠缺在這次設計中，主要結合了臺燈、時間、人體感應、人與燈的適當距離燈和溫度燈各個功能，解決了臺燈的單一性，同時也增強我們對知識的綜合運用。

1 概述

智能燈不是傳統燈具，而是智能設備的一種。除了智能燈體，還有一個手持智能控制設備。智能燈控制設備具備計算能力和網絡聯接能力，通過應用程序，功能可以不斷擴展。本款智能臺燈的核心功能主要結合了臺燈、時間、人體感應、人與燈的適當距離等各個功能，解決了臺燈功能單一性的問題。

本設計實現的臺燈控制，不但可以通過電源通斷控制燈的開關，還可以通過傳感器來感知外界的光暗強度，通過使用者的距離來控制燈的通斷，并且配有超聲波來感應人的姿勢，當使用者姿勢不端正時會發出警報，提示使用者的坐姿等問題。并且本設計實現的臺燈安裝有顯示屏，顯示屏可顯示當前室內溫度、時間等信息，并且有計時功能。

2 智能臺燈可實現功能

本系統設計的智能臺燈控制系統可實現下列功能：

（1）顯示功能：時、分、秒和溫度；

（2）設置功能：設置時、分、秒；

（3）調整功能：能夠用5個按鍵調整時、分、秒和定時報警；

（4）報警功能：人與燈距離過近時可發出報警信號，提示使用者的坐姿；

（5）感知人體功能：光亮度低且人在時可自動開燈，臺燈常亮且人不在可自動關燈。

根據上述功能，實現智能臺燈控制系統的設計框圖如圖1所示。

圖1 系統設計框圖

實現智能臺燈控制系統的硬件和軟件的設計，包括單片機的相關內容設計、時鐘模塊的設計、液晶顯示模塊的設計、按鍵模塊的設計和控制程序的編寫等。

3 智能臺燈工作原理

本系統實現的智能臺燈控制系統采用89C51作為主控制系統，定時器提供時鐘，LCD1602液晶帶漢字庫顯示屏作為顯示部分，DS18b20作為溫度采集部分。

89C51 單片機作為硬件核心，采用Flash ROM，內部具有4KB ROM存儲空間,能于3V的超低壓工作,而且與MCS-51系列單片機完全兼容。系統中的LCD液晶顯示屏的顯示功能強大,可顯示大量字符且視覺效果較好，外形美觀，并可實現顯示2行十六個字符。

本系統直接采用單片機定時計數器提供秒信號，使用程序實現年、月、日、星期、時、分、秒計數。采用此種方案雖然減少芯片的使用，節約成本，但是，實現的時間具有一定的誤差。

4 智能臺燈制作

筆者首先研究電路原理圖，把所有元器件分類好，放入一個容器內，防止一些細小原件丟失。根據原件清單，檢查原件數量并檢查原件質量。然后根據設計的電路組裝焊接電路，在焊接過程中要注意元器件的正負極不要焊接反，防止元器件損壞。焊接時也要注意芯片類原件焊接時間過長防止損壞，以及芯片類元件焊接時的方向需要特別注意。

筆者最后焊接一個USB接口，作為臺燈的供電電源，并把所有元器件的Vcc和GND合并到一起，并和USB接口相連，方便電源的接入。本系統設計的電路原理圖如圖2所示。

圖2 電路原理圖

5 組裝調試

組裝焊接結束后需要檢查電路是否有虛焊漏焊之處，再用萬用表檢查是否有短路之處。連接電源檢查超聲波模塊、溫度模塊和光敏模塊靈敏度是否符合要求。設計的實物圖如圖3所示。

圖3 實物圖

6 結束語

智能臺燈制作簡單、原理易懂、成本低廉，初學者可在短時間內研究成功，有很好的鍛煉機會。此項目制作了USB供電電路、光敏感應電路、超聲波電路、C51單片機最小系統，并且通過編程對光敏感應模塊、溫度傳感器模塊、超聲波模塊等實現了控制。此產品適合學生日常使用，供電電壓低，可用充電寶供電。

[1]李群芳 . 單片機微型計算機與接口技術 [M]. 北京 : 電子工業出版社 ,2001

[2]張波 . 基于 STC89C51 單片機超聲波測距系統的設計[J]. 機床與液壓 ,2010,18

[3]彭小軍，新余高專學報，2006年4月，第9卷第2期《用單片機實現電子時鐘》

王禹軒（1994-），男，漢族，河北唐山人，沈陽工學院信息與控制學院學生，電氣工程及其自動化專業，研究方向：智能電器；李姿（通訊作者）（1982-），女，遼寧沈陽人，講師，碩士研究生，現主要從事電氣工程及其自動化方面的相關教學工作。