50-基于51单片机的智能台灯设计

摘要LED台灯作为LED绿色照明光源产品，作为国家绿色照明推广使用的产品。

随着时代发展，节能环保、健康与人们的日常生活变得密不可分，科技的进步，也使家电更加智能化和人性化。

台灯作为家电中基础的，也是必不可少的，所以，提出PWM调光灯设计。

该设计是以STC89C51RC单片机为控制核心的集多种功能于一体的智能LED台灯。

该台灯实现了光亮度具有手动、自动两种调节方式；具有呼吸模式功能，还具有红外遥控功能。

硬件设计部分分为单片机控制模块、按键模块、照明模块、光敏模块、LED指示模块、遥控模块等多个部分。

单片机主控制芯片选用STC89C51RC，LED指示模块选用三种不同颜色的小LED来指示不同的工作模式，通过按键模块来调整工作模式和LED的亮度，照明模块选用12草帽型白光LED，光敏模块选用ADC0809芯片实现对光敏信号的采集，并利用PWM 调光技术对LED进行光度的自动调节。

可以通过红外遥控远距离无线遥控，通过单片机C语言编程进行软件设计，综合实现了全部控制功能。

关键词LED台灯光度PWM调光自动调节AbstractLED lamp as LED green lighting products, as the country to promote the use of green lighting products. With the development of the times,energy saving and environmental protection, health and the peopledaily life are inseparable, the progress of science and technology,also makes home appliances more intelligent and humanized. The lamp as home appliances based, so is also essential,, put forward PWM dimming the lights design.The design is based on STC89C51RC SCM as control core and multi functions in one of the intelligent LED lamp. The table lamp realizes the brightness with manual, automatic two types of regulation;respiratory mode function, but also has the function of infrared remote control. The design of the hardware part consists of MCU control module, keyboard module, lighting module, photosensitive module,LED module, remote control module instruction. The MCU main control chip STC89C51RC, LED indicating module with three kinds ofdifferent colors of small LED to indicate different working modes,brightness through the key module to adjust the working mode and the LED lighting module, using 12 straw hat type white LED,photosensitive module uses ADC0809 chip implementation of a signal acquisition, automatic regulation and luminosity of LED using PWM dimming technology. Through the infrared remote control, wireless remote control, software design of the MCU C language programming,integrated control functions are realized by.Key wordLED lamp dimming automatically adjust luminosity of PWM目录第1章绪论 (5)1.1 课题研究背景 (5)1.2 系统方案的提出 (5)1.2.1 LED优势 (5)1.2.2 方案简述 (6)第2章系统方案的选择 (7)2.1 控制芯片的选择方案 (7)2.1.1 STC89C51RC (7)2.1.2 A VR单片机 (7)2.1.3 FPGA (8)2.1.4 主控制芯片的确定 (8)2.2 照明模块的选择 (8)2.2.1 三极管驱动 (8)2.2.2 PWM芯片控制 (9)2.2.3 照明方案的确定 (10)2.3 遥控模块的选择 (10)2.3.1 超再生无线模块 (10)2.3.2 红外遥控 (11)2.3.3 遥控方案的确定 (11)第3章硬件设计 (12)3.1 单片机STC89C51芯片简介 (12)3.2 LED驱动电路 (16)3.3 按键控制电路 (18)3.4 LED指示电路 (19)3.5自动控制电路 (19)3.5.1 光敏电路 (20)3.5.2 ADC0809模数转换 (20)3.6遥控电路 (21)第4章软件设计 (23)4.1 Keil C51 (23)4.2 Protel99SE (23)4.3 程序流程图 (25)第5章调试 (26)5.1 硬件调试 (26)5.2 软件调试 (26)第6章总结 (27)参考文献 (28)附录一：protel99se 原理图 (29)附录二：源程序 (30)前言LED照明又称固态照明，作为继白炽灯、荧光灯后的第三代照明技术，具有节能、环保、安全可靠的特点，固态光源是被业界看好的未来十年替换传统照明器具极具潜力的新型光源，代表照明技术的未来。

编号本科生毕业设计（论文）题目：基于51单片机的智能台灯的设计与应用物联网工程学院微电子学专业二〇一四年六月摘要随着社会在不断进步，高科技含量决定着产品发展的新趋势和前景，智能化技术在电子产品领域的应用意义深远.电子产品的快速发展，家用电器也越来越智能化，目前已经应用于实际中的有智能洗衣机，智能空调，智能电磁炉等，而所用的智能化家用电器都用一个共同的特点，都是利用单片机作为中央控制单元.结合了单片机的智能家用电器和普通家用电器相比，使用更方便，安全可靠性也更高，效率更高，最重要的是它们为能源节约提供巨大的帮助.智能台灯以专门感应人体红外信号的红外传感器为基础，这意味着仅当有人的时候，红外传感器才输出一个信号，经放大处理后达到单片机的输入门限电压，单片机开始运行，台灯自动点亮.当人离开的时候，单片机控制台灯自动关闭，以达到节约用电的目的.此外，单片机内的计时器将会计时一小时，在此之前如果人未离开，计时结束后，台灯上的蜂鸣器将会响起，提醒使用者应该离开休息一会儿，同时台灯将自动关闭，这个功能可以帮助保护使用者的视力.关键词：单片机；智能台灯；红外传感器；信号放大ABSTRACTWith the progress of society, the development prospect of new products depends on its high-technology content. As electronic products become more and more advanced, some domestic appliance seems ‘intelligent’ to some extent, and some technology has been applied into real life at present, such as smart washing machine, smart air-condition and intelligent induction cooker, etc. All of them have a common characteristic, that is, they all use a MCU（Micro Controller Unit）as their ‘brain’. Comparing with those household appliances which have no MCU, they are more convenient, safe and efficient. More important, they make great effort to the project of electrical energy saving.The intelligent desk lamp depend on a kind of infrared sensor which can perceive human beings, that means, it will output a signal when there is someone near it, this signal will be amplified and reach the threshold voltage to trigger the MCU, and then, the desk lamp will be automatically opened. When you leave, the desk lamp with be shutdown by MCU, this will help saving electrical energy. Besides, the MCU will timing for an hour, if you haven’t left when that time is up, the buzzer on it will remind you to take a rest, and the light will automatically shutdown at same time. This feature can protect your eyesight.Keyword: MCU; Intelligent Desk Lamp; Infrared Sensor; Signal Amplification目录第1章绪论 (1)1.1研究课题的意义 (1)1.2智能家电的历史和发展概况 (1)1.3本课题的研究内容、研究方法和实施方案 (2)第2章硬件电路系统设计 (5)2.1硬件系统的架构 (5)2.2中央控制模块 (5)2.2.1 STC89C52RC型单片机 (6)2.2.2 数码管扫描电路 (9)2.2.3 蜂鸣器和发光二极管回路 (10)2.3信号采集放大电路设计 (11)2.3.1 红外传感器RE200B (11)2.3.2 运算放大电路 (11)2.3.3 信号处理电路 (14)第3章软件系统设计与仿真 (15)3.1K EIL编程软件 (15)3.2单片机程序设计 (18)3.2.1 数码管动态扫描程序 (18)3.2.2 中断程序 (20)3.3仿真测试 (21)第4章结论与展望 (24)4.1结论 (24)4.2展望 (24)参考文献 (25)致谢26附录1第1章绪论1.1 研究课题的意义随着科技的发展，人们的生活水平不断提高，高科技产品越来越普及，如何研发能够大大提高人们生活质量并且使用便捷的家用电器成为家电产业的重要研究领域．台灯是人们在日常生活中必不可少的家用电器.相对于普通的日光灯，其功耗更小，亮度更集中，是人们在夜晚进行阅读和工作的得力助手，但是由于人们在离开时经常忘记关掉台灯，会造成很大的电力能源浪费.如果台灯离门较远，每当夜晚来临时，人们又要摸黑去开灯，非常不方便，也有一定的安全隐患.虽然现在出现运用传感器和微控制器自动控制灯开启与关闭的技术，并广泛运用于建筑走廊等处所，但是在家居生活方面，自动控制灯具开关的系统却十分少见，而且功能不够完善，不够“智能”，比如楼道中的照明灯通常都是采用声音控制.采用声控的方法可以有效的检测声音信号，再通过中央处理单元控制灯的亮灭，但却无法做到精确识别和屏蔽干扰，当环境中有较多噪声时，如当有车经过或是有宠物的声响时，照明灯将不可避免的被噪声影响而产生不必要的点亮，这将造成很大的能源浪费.因此在这里通过研究以检测人体红外辐射为基础的传感控制电路，来解决目前自动控制电路的不足.目前已有专门用来感应人体红外辐射波长（约为9.5 um）的红外传感器，这便为自动控制照明灯系统提供性能优良的信号采集模块.本课题设计了以51单片机为基础，通过红外传感器检测人体红外辐射信号来控制台灯开启关闭的电路系统.当有人出现在红外线传感器的探测范围内，并且满足一定其它设定条件（如光照强度较暗）时，信号采集模块可以提供一个有效的激励信号，经过运算放大电路和滤波电路放大滤波后的信号进入中央处理单元，通过相应指令控制灯的开启与关闭.51系列单片机作为一种通用型单片机，可以通过外接模块如传感器、存储器等来实现许多功能，本课题运用51单片机的内部计时模块来实现其他的功能，例如在一定时间人未离开桌面，则发出警告并自动熄灭，当人离开时红外传感器产生的信号将通过51单片机控制灯自动关灯，以达到节约能源的目的.1.2 智能家电的历史和发展概况在介绍智能家电的历史和发展之前，需要引入一个新的概念——智能家居.智能家居是以住宅为平台，通过设计将电子线路技术、网络通信技术、自动控制技术以及其他相关技术融入到与生活密切相关设施中的一种技术，它能够帮助提升家居的便捷性和舒适性，同时又能达到环保节能的目的.智能家电是智能家居中很重要的一部分，它主导着智能家居的发展方向，也承载着智能家居的主要技术.由于人们还没有完全认识到智能家电为我们的生活带来的巨大改善，以及市场消费观念还未完全形成，智能家电的发展还是较为缓慢.但随着智能家电市场推广措施的进一步落实，消费者对智能家电认识的深入，智能家电市场的消费潜力必然是巨大的，产业前景光明.智能家电在中国的发展历程约有20余载，从人们最初的梦想，到如今真真切切走入我们的生活，经历了一个漫长而又艰难的发展过程.智能家电在中国的发展可以概况为四个阶段，分别是萌芽期、开创期、徘徊期和融合演变期[1].萌芽期（1994年到1999年）又称智能小区期，这是智能家电在中国的第一个发展阶段，这时整个行业还处在一个认知的阶段，国内还没有出现专门生产智能家电的厂商，仅有几家从事智能家电代理销售的公司，产品也大多不是销售给中国用户.随着国内企业对国外技术的学习和自主创新，我国的智能家居行业步入了开创期（2000年到2005年），国内先后注册了五十多家智能家电生产企业，当时主要集中在北京、上海、深圳、厦门等地.智能家电的市场营销、技术培训体系逐步完善起来，在此阶段，国外智能家电产品基本没有进入国内市场.但是国内市场发展过快，一些问题也随之而来，自2005年以后，由于智能家电企业的野蛮成长和恶性竞争，给智能家电行业带来了很大的负面影响，智能家电行业进入徘徊期（2006到2010年），许多厂商过度“包装”智能家电，夸大智能家电的功能，而实际产品却达不到宣传的效果，产品的不稳定导致较差的用户体验.同时厂商们只顾着快速扩张代理商的覆盖范围来提高自己的市场占有率，却忽略了对代理商最基本的培训和服务保障，导致了代理商经营困难，售后服务难以保证.用户和媒体开始质疑智能家电的实用性和可靠性，在消费上也变得更加谨慎，市场的增长开始减缓，甚至部分地区出现销售额下降的现象.在2006和2007这两年，大约有20多家智能家电生产企业因经营不善退出市场，各地代理商结业转行的也不在少数.许多坚持下来的智能家电企业，在这两年也经历了缩减规模的痛苦.就在这一时期，国外的智能家电品牌却暗度陈仓，悄然进入中国市场，目前活跃在市场上的国外智能家电品牌都是这一时期进入中国市场的，如LEGRAND、Honeywell、Schneider Electric 等.国内部分存活下来的企业也逐渐找到自己的发展方向，成为工业智能控制的厂家.虽然国内厂商把方向瞄准了工业控制，但从未放弃过智能家居的梦想.进入2011年以来，市场有了明显增长的势头，智能家电市场的增长说明智能家电行业进入了一个新的拐点，由徘徊期进入一个很重要的时期——融合演变期（2011年到如今）.在该阶段，智能家电进入一个相对快速的发展阶段，同时吸取了过去的教训，国内厂商们将协议与技术标准主动互通和融合，形成一个新的行业标准，这大大缩短了研发周期，也规范了产品的标准，减小了研发的困难.预计在接下来的五到十年，将是智能家电行业快速发展的时期，也是最不可琢磨的时期，智能家电行业作为提高生活质量，拓展消费市场的制高点，是国内各企业竞相争夺的战略高地，如果有谁能够掌握智能家居的技术，那么他将掌握人们未来的生活方式!正因为如此，国内优秀的家居企业越来越重视智能家电的开发，特别是对适应客户需求的智能家电的研究，一大批国内优秀的智能家电品牌正迅速崛起，逐渐成为智能家居产业中的翘楚!1.3 本课题的研究内容、研究方法和实施方案本课题运用红外传感器作为“智能控制”的基础，目前已知红外传感器可对人体红外信号做出响应，但是其响应的幅度和工作频率等参数将直接影响到信号采集放大电路模块的正常工作，因此合理选择红外传感器对电路的设计是十分重要的.要实现自动控制的功能，不仅需要掌握单片机的工作原理，还需要熟悉常用单片机的编程语言，完成该设计系统的单片机控制模块的程序编辑，尤其是对单片机的中断结构和计时功能必须进行更加深入的了解.信号采集放大模块的具体要求：设计出对人体信号采集放大的电路结构，并且要考虑到外部噪声的干扰，设计合理的滤波电路抑制干扰，在广泛借鉴各种设计的优点的同时，充分考虑设计中的各个环节，并运用仿真软件对电路进行仿真测试，最后制作实物对本课题的正确性进行验证.自动控制模块的具体要求：以51单片机为核心，蜂鸣器、八段数码管、发光二极管等元件构成外围电路，运用C语言或者汇编语言编写程序并在51单片机开发板上调试，模拟人来人走的情景，测试自动控制模块的响应能力和正确性，最后与信号采集放大电路相结合，实现具体的功能.采用的研究方法：通过阅读书籍掌握红外线传感器工作原理；选择合适的电气元件，绘制电路原理图；设计单片机控制台灯的点亮与熄灭的程序，并利用相关工具进行功能调试；将程序烧入进单片机中.实施方案：在课题的前期，大量阅读参考文献，了解当前热释电红外传感器的应用情况，对设计所需要的知识，包括红外传感器，51单片机等进行详细的了解；在课题的中期，通过对电路的分析，设计应用电路，重点在于信号的收集和电路的控制；在课题的后期，对设计的过程进行全面的整理，分析仿真的结果，对于设计过程中出现的问题进行分析总结，最后完成实物的制作以及论文的书写.江南大学学士学位论文第2章硬件电路系统设计2.1 硬件系统的架构本设计的硬件系统主要分为两部分，一部分为信号采集放大模块，另一部分为自动控制模块.信号采集放大模块以红外传感器和光敏电阻为基础，以运算放大器构成的滤波放大电路为核心，通过外加电容和调节电阻大小来实现稳定的滤波放大功能，要求当有人进入检测范围时能够输出一个稳定的高电平.自动控制模块以STC89C52RC单片机为核心，通过外接发光二极管、蜂鸣器报警电路和八段数码管搭建完整的台灯控制电路，该模块可以在有信号输入的时候开始计时，并在八段数码管上显示计时的时间，在达到设定的时间（如一个小时）后，产生一个激励信号开启蜂鸣器并关闭台灯.系统架构如图2-1所示．其中光敏电阻感应光信号，在光线较暗的情况下产生一个激励信号以开启红外传感器感应电路，红外传感器检测其监测范围内是否有人出现，通过放大滤波后产生一个有效的激励信号传送至单片机，此后通过单片机内部程序处理一系列的外围I/O信号.图2-1 系统总体设计图2.2 中央控制模块中央控制模块俗称单片机，最初源于“Single Chip Microcomputer（SCM）”，在单片机诞生时，因为它的组成与原理是基于计算机的，所以SCM是一个准确的、流行的称谓.随着SCM在技术上、体系结构上的进步，其主要作用已经是控制而不是计算了.国际上逐渐采用微控制器（Micro Controller Unit，MCU）来代替SCM，形成了单片机领域公认的、最终统一的名词.在国内因为单片机一词已约定俗成，故继续沿用.单片机就相当于将组成微型计算机的各功能部件：中央处理器CPU、随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）、只读存储器（Read Only Memory，ROM）、可编程存储器（Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM）、并行及串行输入输出I/O接口电路、定时/计数器、中断控制器等部件集成在一块半导体芯片上，构成一个完整的微型计算机[2].单片机内部具体结构如图2-2所示.随着大规模集成电路技术的发展，单片机内还可包含A/D、D/A转换器、高速输入/输出部件、DMA通道、浮点运算等新的特殊功能部件.图2-2 中央控制单元的内部架构图2.2.1 STC89C52RC型单片机目前世界上单片机生产厂商很多，如：Intel、Motorola、Philips、Atmel、SST、Winbond、Zilog等公司，本课题中使用的STC系列单片机是深圳宏晶公司的产品，其引脚如图2-3所示，它支持在线编程，烧录程序的时候不用再反复插拔单片机，使用方便，寿命较长.STC89C52RC型单片机在传承经典MCS-51内核设计理念的基础上，做了较多的技术改进与完善，使STC89C52RC芯片不仅具有传统51单片机具备的基础功能，还使单个芯片上拥有灵巧的8位CPU，功能上支持ISP（在系统可编程）与IAP（在应用可编程）等功能.STC89C52RC型单片机可为多种嵌入式控制应用系统提供更灵活、高效的应用系统解决方案.该单片机具有6时钟/机器周期和12时钟/机器周期的两种工作模式，其指令代码完全兼容传统8051；3.3 V~5.5 V的宽范围工作电压；0~40 MHz的可调工作频率，且实际工作频率可达48 MHz；采用PDIP封装8K字节程序存储空间，片上集成有512字节数据存储器；拥有32个通用I/O口：P0、P1、P2、P3，均为准双向口（弱上拉）；无需专用编程器和仿真器，可通过串口RXD（P3.0）和TXD（P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成较大程序的下载；内带2K字节EEPROM存储空间；具有3个16位定时器/计数器.即定时器T0、T1、T2；具有4个外部中断，触发方式可设置为下降沿中断或低电平触发，掉电模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒；通用异步串行口（UART），还可用定时/计数器编程实现多个UART；工作温度范围从0 ℃到75 ℃[3].此外，STC89C52RC型单片机支持两种节电模式，一种为空闲模式，另一种为掉电保护模式.当STC89C52RC在空闲模式下工作时，中央处理器停止工作，允许随机存取存储器、串行I/O口、定时/计数器、中断控制器维持工作；当STC89C52RC在掉电保护模式下工作时，随机存取存储器的内容被保存，振荡器被冻结，单片机的一切工作停止，直到下一次中断或硬件复位才开始正常工作.图2-3 STC89C52RC型单片机引脚图STC89C52RC的相关引脚定义如下：1)VCC/GND：两者为主电源引脚，GND为电源负端，一般视为接地；VCC为电源正端，STC89C52RC的VCC允许范围为3.3 V~5.5 V.2)XTAL1/XTAL2：这两个引脚为时钟电路的I/O端.XTAL1接外部晶体的一端，它是片内振荡器反向放大器的输入端.在采用外部时钟时，外部时钟振荡信号直接送入此引脚作为驱动端，其频率范围为0~40 MHz；XTAL2接外部晶体的另一端，它是片内振荡器反向放大器的输出端，振荡电路的频率是晶体振荡频率.若采用外部时钟电路时，此引脚应悬空不用[4].3)RST：复位输入端.在该引脚输入两个机器周期以上的高电平将使单片机复位.4)ALE/PROG：该引脚具有两种功能，即地址锁存允许输出/编程脉冲输入端.在访问片外存储器时，ALE作为锁存扩展地址低位字节的输出控制信号（称允许锁存地址），在一个指令周期中将丢失一个脉冲.在不访问片外存储器时，该端也以1/6的时钟振荡频率固定输出正脉冲，可供定时或其他需要使用，还可检测CPU是否已经工作.ALE端的负载驱动能力为8个LSTTL（低功耗高速TTL）.在固化片内存储器的程序（也称为烧录程序）时，此引脚用于输入编程负脉冲.5)PSEN：片外程序存储器选通控制信号端.在访问片外程序存储器时，此端输出负脉冲作为程序存储器读选通信号.CPU在向片外程序存储器取指令期间，PSEN信号在12个时钟周期中两次生效.由于现在基本不再使用片外程序存储器，所以这个引脚也就没有用了.6)EA/VPP：该引脚有两种功能，即内、外程序存储器选择/编程电源输入端.当EA端接高电平时，CPU从片内程序存储器0000H单元开始执行程序，当地址超过4KB时，将自动执行片外程序存储器的程序.当EA端接低电平时，CPU仅访问片外程序存储器.即CPU直接从片外程序存储器0000H单元开始执行程序.在对片外程序存储器编程时，此引脚用于施加编程电压VPP.7)P0口：P0口是一个标准的双向8位并行接口，既可以作为通用I/O接口使用，也可以作为地址/数据线使用.由特殊功能寄存器P0管理P0口各位的工作状态，其地址为80H，各位地址为80H~87H.在访问片外存储器时，它分时提供低8位地址和8位数据，故这些I/O线有地址/数据总线之称，简写为AD0~AD7.在不做总线时，也可作为普通I/O接口使用.本课题采用P0口作为八段数码管字代码的输出口，由于P0口是漏极开路输出，在连接八段数码管时，需分别加上一个上拉电阻，同时可以防止LED数码管直接与高电位相连造成瞬间的大电流烧坏数码管.8)P1口：P1口是一个准双向的8位并行I/O口，主要作为通用I/O口使用，由特殊功能寄存器P1管理P1口各位的工作状态，其地址为90H，各位地址为90H~97H.STC89C52RC单片机的P1口除了可以作为一般的I/O接口，其中5位还有第二功能，见表2-1.由表可见P1.0、P1.1用于定时/计数器2，P1.5、P1.6、P1.7用于ISP功能，它的作用是把在PC上编号的程序通过所定义的这三根ISP接口线进行在线下载，即直接传输并固化到STC89C52RC单片机中的闪存中.固化时RST引脚要接到Vcc 端，编程前首先要擦除该芯片，接入SCK引脚的时钟频率不能大于单片机频率的1/16.这种方法比使用一般的编程器廉价、方便.表2-1 P1口的第二功能9)P2口：P2口是一个准双向的8位并行I/O口，既可以作为通用I/O接口使用，也可以作为高8位地址线使用.由特殊功能寄存器P2管理P2口各位的工作状态，其地址为A0H，各位地址为A0H~A7H.在访问片外存储器时，它输出高8位地址，即A8~A15.在不做总线时，也可以作为普通I/O接口使用.本课题中使用了P2.0~P2.3口通过电阻与PNP管的基极相连，PNP管的发射极与集电极分别接入电源和八段数码管的位选端相连，当P2.0~P2.3中有一位为低电平时，三极管导通，相应位选端被置高电平，对应位数码管显示数字.10)P3口：P3口是一个多功能的准双向8位并行I/O口，它的每一位既可以作为通用I/O接口使用，又具有第二功能，见表2-2.由特殊功能寄存器P3管理P3口各位的工作状态，其地址为B0H~B7H.本课题中使用了P3.0作为控制LED灯亮灭的输出端；P3.2口和P3.3口用做外部中断，P3.2和P3.3接入同一个信号接收端，分别用于控制灯的开启与熄灭；P3.4口与蜂鸣器回路连接，通过控制P3.4口的状态可以发出蜂鸣器警告.表2-2 P3口的第二功能P3.0口的各位第二功能的名称及作用P3.0 RXD（串行口的输入端）P3.1 TXD（串行口的输出端）P3.2 INT0（外部中断0输入端，两种触发方式：低电平触发和下降沿触发）P3.3 INT1（外部中断1输入端，两种触发方式：低电平触发和下降沿触发）P3.4 T0（定时/计数器0中断的外部输入端）P3.5 T1（定时/计数器1中断的外部输入端）P3.6 WR（片外RAM写入选通控制端）P3.7 RD（片外RAM读取选通控制端）2.2.2 数码管扫描电路本设计中所使用的数码管为共阳数码管.当段选为低电平时，所对应的灯段点亮，各位的段选通过一个电阻与P0口相连，这里必须接电阻，防止发光二极管过功率烧坏.位选端通过PNP型三极管与电源相连，PNP型三极管的基极通过一个电阻与P2口相连，控制数码管显示数值的位，其电路如图2-4所示：图2-4 数码管显示模块这里要特别注意数码管的位选端不能直接与P2口相连，在实际的电路调试中，若一开始将位选端与P2口相连，将会造成数码管各位显示的字段模糊，这是由于发光二极管属于二极管的一种，其发光主要是由于电子和空穴在该二极管的PN结处发生复合，并以光子的形式发出能量，当发出能量的波长恰好为某中可见光的波长时，就显示出该种颜色的光[5]，PN结的特性可知复合率和载流子的浓度等因素有关，因此必然和流过其内部的正向电流大小有关，而单片机的拉电流不足1 mA，这就造成了流过各数码管LED灯的电流很小，亮度较暗，显示的字段难以分辨.而通过PNP管接地后，形成一个完整的回路，可以通过改变与LED灯串联的电阻大小来调节电流，在选择合适的阻值后，数码管各位均可正常显示.两位共阳数码管（四位共阳数码管即为两个两位共阳数码管并接）电路原理如图2-5所示：图2-5 两位数码管内部结构图由图2-5原理图可知，当P2.0~P2.3口中的某一位为低电平时，其对应的PNP三极管导通，高电平VCC通过三极管输入到数码管对应位各段发光二级管的阳极，当P0.0~P0.7口中的某几位为低电平时，对应的发光二极管点亮，反之则是熄灭的.又由于编号为A~DP 的发光二极管在前面板中是以一定的位置关系摆放的，所以当输入特定的二进制代码的时候，在数码管的前面板上将会显示可见的数字形状，一般的共阳数码管可以显示0~F的字样，转换后的十六进制代码分别为：C0，F9，A4，B0，99，92，82，F8，80，90，88，83，C6，A1，86，8E[6].2.2.3 蜂鸣器和发光二极管回路因为要实现电路系统的定时警告功能，所以必须用到蜂鸣器，警报电路原理如图2-6所示，本设计采用的蜂鸣器为有源蜂鸣器，分正负极，必须正确的接在电路中才能正常工作.同理，发光二极管也有正负极，同时还要串联一个电阻，防止过功率烧坏[7].当外部激励信号输入（P3.1口）后，单片机通过P3.0口发送一个高电平信号开启发光二极管并通过内部程序开始计时，计时结束后，单片机将会改变P3.0为低电平关闭发光二极管并且通过P3.4口发送一连串的激励信号控制蜂鸣器有间隔的发出声响.该图中还包含两个按键开关，用来模拟外部中断0和外部中断1的输入.。

基于51单片机的红外线遥控智能台灯设计-智能台灯的控制系统电路设计摘要随着社会的发展，智能产品也随着变化，电子产品快速发展，我们家用电器智能化越来越多，常见的智能家居如电饭煲，电磁炉，台灯等主要系统都具有一个共同的特点，那就是利用单片机控制系统作为本次的核心系统，因此带来巨大的方便，本次针对智能家居的台灯控制系统设计，对我国的智能家居发展是十分必要的，有着巨大的市场价值和市场潜力。

本设计以STC89C52为控制芯片，通过对红外传感器和光敏电阻的输出信息信号采集实现对LED灯的控制，达到模拟控制灯光的目的。

论文的主要的目的是完成智能灯光的硬件设计和软件设计，硬件设计的选择包括选型和电路设计；软件是对硬件的每个部分模块进行驱动，对于软件程序的编写可以将硬件部分传感器的数据采集和控制输出功能，从而做到灯光的智能控制。

关键词：STC89C52，智能台灯，光敏电阻，红外传感器Design of infrared remote control intelligent table lamp based on 51 single chip microcomputer-The control system circuit design ofintelligent table lampAbstractWith the development of society, intelligent products are also changing, and electronic products are developing rapidly. More and more intelligent home appliances are used. Common intelligent home systems such as rice cooker, electromagnetic stove, table lamp and so on have a common feature. That is to use the single-chip microcomputer control system as the core system of this time, which brings great convenience. This time, for the intelligent home The design of lamp control system is very necessary for the development of smart home in China, and has great market value and market potential.This design is based on STC89C52 as the control chip, through the acquisition of the output information signal of photoresist and infrared sensor to achieve the control of LED lamp, to achieve the purpose of analog control of light. The main purpose of this paper isto complete the hardware design and software design of intelligent lighting. The choice of hardware design includes selection and circuit design. The software is to drive each part of the hardware module. For the preparation of software program, the data acquisition and control output function of the hardware part of the sensor can be achieved, so as to make the lighting intelligent control.Key words: STC89C52; intelligent table lamp; photosensitive resistance; infrared sensor目录1 绪论 (3)1.1 本设计研究背景 (3)1.2 本设计的目的和意义 (3)1.3 设计方案的提出 (2)2 总体方案的选择 (2)2.1 主控芯片的选择 (2)2.2 三极管驱动模块 (3)2.3 热释电红外传感器 (3)2.4 光敏电阻 (3)2.5 报警模块的选择 (4)2.6 按键控制模块 (4)2.7 信号处理模块的选择 (5)2.8 手势模块的选择 (5)2.9 智能灯光方案的确定 (5)3 硬件设计 .................................................. 错误!未定义书签。

基于单片机的智能台灯设计..基于单片机的智能台灯设计The design of Intelligent Table Lamp Based on Microcomputer 制作人员：2015.5.14 摘要随着科技的发展，单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹，台灯已是千家万户的必需生活用品，当夜晚来临时，人们摸黑去开灯，非常不方便，而当离开时，人们又经常忘记关灯而造成巨大的能源浪费。

因此我们设计制作了一种智能台灯，主要是以热释电红外传感器re200b，光敏电阻传感器和单片机组成的红外传感控制电路。

其原理是：以人体红外辐射为传感信号，当人体在台灯的范围内且环境光强较弱时，自动感应开灯，省去黑夜摸灯的麻烦；当人离开台灯传感器检测范围，自动感应关灯。

智能台灯还可以进行光亮（4档）的调节，以便达到最舒适的光亮；台灯还具有显示时间与室温的功能。

关键词：智能台灯；at89s52；热释电红外传感器re200b；时钟芯片ds12c887；温度传感器ds18b20；光敏传感器。

一.智能台灯功能介绍智能台灯光敏传感器闹钟部分人体红外感应4档光亮调节温度显示（1）、光亮调节：在不同的情况下需要不同的光亮来满足需求，因此我们通过给单片机四个IO口不同的电平，设置了四种光亮强度，以便达到不同的需求。

（2）、“天暗时，人来灯亮，人走灯灭”功能的实现：运用51单片机产生的方波信号驱动红外发射管发射红外线；运用三脚的红外接收头接收红外信号，当人挡住红外信号，红外信号就会反射被红外接收头接收；并且通过光敏传感器对外界的光强进行判断，在环境光线亮度达不到设定阈值时，DO端输出高电平，当外界环境光线亮度超过设定阈值时，DO端输出低电平。

由单片机检测红外接收头是否接收到红外信号，以及光敏传感器的DO端的电平高低，从而决定led灯部分的亮度。

由此实现“天暗时，人来灯亮，人走灯灭”。

（3）、时钟部分：运用时钟芯片DS12C887产生时钟信号，由单片机读取其信号，并将数据处理之后送到液晶显示。

可编辑修改精选全文完整版基于C51单片机的智能台灯的设计与实现摘要：本文简要论述了本次课题智能台灯的背景意义及台灯的发展历程，着重论述了以一款STC12为控制核心，选用ESP8266wifi模块为无线传输方式，设计并制作的一款新型只能台灯。

该款智能台灯系统独特的设计了两种不同的工作方式。

模式一：本地模式，通过红外感应是否有人靠近，光线感应模块感应环境光亮度，当有人靠近时打开台灯，并根据环境光调节亮度；模式二：远程控制模式，通过ESP8266作为wifi信号传输工具，在利用手机上的上位机实现台灯的远程操作，包括打开关闭台灯以及亮度控制，其亮度利用单片机的PWM输出进行调节实现。

通过测试可知，这款新型智能台灯能够实现预定功能。

具有响应速度快，便携、节能等优点，在智能家居领域具有很大的应用价值。

关键词：台灯；STC12；亮度；红外；wifi；Title：Design of intelligent desk lamp based on 51 single chipmicrocomputerAbstract: This paper briefly discusses the background meaning of the smart table lamp and the development history of the table lamp, focusing on the STC12 as the control core.the selection of ESP8266wifi module as the wireless transmission mode, the design and production of a new only table lamp.The smart desk lamp system is uniquely designed to work in two different ways.Mode 1: in the local mode, the light sensor module can sense the ambient brightness by infrared sensing whether someone is near, turn on the lamp when someone is near, and adjust the brightness according to the ambient light;Mode 2: remote control mode, ESP8266 as a wifi signal transmission tool, the use of mobile phone on the upper computer to achieve the remote operation of the table lamp, including turning on and off the table lamp and brightness control, the brightness of the use ofMCU PWM output to adjust the realization.Tests show that this new smart desk lamp can perform the intended function.With the advantages of quick response, portability and energy saving, it has great application value in the field of smart home.Keywords: Desk lamp；STC12；Brightness；Infrared；Wifi；目录摘要 (1)ABSTRACT (1)1 绪论 (2)1.1课题研究背景 (3)1.2智能台灯的优势 (3)1.3课题研究目标及本文主要内容 (4)2 系统总体设计方案 (4)2.1总体设计方案 (5)2.2模块选型 (5)2.2.1 单片机主控 (5)2.2.2 ESP8266 WIFI模块 (8)2.2.3 人体红外感应模块HC-SR501 (9)2.3软件开发平台 (10)3硬件电路实现 (11)3.1单片机最小系统 (11)3.1.1复位电路 (11)3.1.2时钟振荡电路 (11)3.2WIFI模块及电源电路 (12)3.3HC-SR501人体红外感应电路 (12)3.4环境光检测模块 (13)3.5LED驱动电路 (13)4 程序设计 (14)4.1主程序流程图 (14)4.2本地操作模式 (14)4.3远程操作模式 (15)4.4PWM输出 (16)5 实物调试 (18)6 结语 (19)附录1 (19)1 绪论1.1 课题研究背景在如今高速发展的科技生活及社会中，各式各样的产品都普遍科技化、很多越来越智能化的家具及电器进入人们生活，这样的高科技发展的前提下人们的工作效率得到非常大的提高、人们的生活也被改善，智能化的生活是人类追求的理想生活，所以这也是科技社会发展的一个趋势。

基于51单片机的智能LED台灯设计智能LED台灯是一种基于51单片机的智能家居产品，它结合了LED照明技术和智能控制技术，能够实现远程控制、光线感应、色温调节等多种功能。

下面将详细介绍智能LED台灯的设计。

1.设计要求智能LED台灯的设计要求包括以下几个方面：1.1外观设计：台灯外观简洁大方，符合人体工学原理，便于使用和操作。

1.2光线感应：根据环境光强度感知灯光亮度，实现自动调光。

1.3远程控制：利用无线技术实现对台灯的远程控制，实现开关、调光、调色等功能。

1.4色温调节：根据不同需求调节台灯的色温，例如白天使用冷色光照明，晚上使用暖色光。

1.5电源管理：具备过载、过压、过流保护功能，确保台灯的安全使用。

1.6节能环保：尽量采用低功耗的LED光源，减少能源消耗。

2.设计方案2.1硬件设计智能LED台灯的硬件设计主要包括单片机、LED光源、传感器和电源。

2.1.1单片机：选择51单片机作为控制核心，具有较高的性能和稳定性。

2.1.2LED光源：选择高亮度、节能的LED作为光源，使用PWM调光技术实现亮度的调节。

2.1.3光线传感器：使用光敏电阻作为光线传感器，通过检测环境光强度来实现自动调光功能。

2.1.4温度传感器：使用温度传感器，实时检测环境温度，并根据温度调节台灯的色温。

2.1.5无线模块：选择合适的无线模块，实现远程控制功能。

2.1.6电源管理：设计适当的电源管理电路，确保电源的稳定性和安全性。

2.2软件设计智能LED台灯的软件设计主要包括系统架构设计、功能实现和外设驱动。

2.2.1系统架构设计：将整个系统分为传感器数据采集模块、控制模块、通信模块和驱动模块。

2.2.2自动调光功能：通过光线传感器检测环境光强度，根据设定的光照亮度范围，控制LED光源的亮度。

2.2.3远程控制功能：利用无线通信模块，实现远程控制台灯的开关、调光和调色功能。

2.2.4色温调节功能：通过温度传感器监测环境温度，根据设定的温度范围，控制LED光源的色温。

基于51单片机的调光台灯的实验总结
基于51单片机的调光台灯的实验总结如下：
这个实验的主要目的是使用51单片机控制台灯的亮度，使其可以根据需要进行调光。

实验所需材料主要包括51单片机、可调电阻、MOS管、台灯等。

实验步骤如下：
1. 确保电路连接无误：将51单片机和其他电子元件按照电路图正确地连接在一起。

2. 编写程序：使用汇编语言或其他高级语言编写51单片机的控制程序，实现对台灯亮度的调节。

可以根据需要设置不同的亮度级别。

3. 烧录程序：将编写好的程序通过烧录器烧录到51单片机的存储器中。

4. 调试程序：将单片机与电路连接后，通过上电进行调试，检查台灯亮度是否可以通过单片机的控制进行调节。

5. 实验验证：使用可调电阻调节单片机控制的台灯的亮度，观察台灯的明暗程度是否随之变化。

6. 总结实验结果：根据实际观察和实验数据，总结实验结果，分析实验中可能出现的问题，并提出改进方案。

在实验中，需要注意安全问题，确保电路连接正确并符合相关安全标准。

同时，遵循实验的操作规范，做好实验记录和数据记录，以备后续分析和总结。

6 | 电子制作 2018年1月能化的产品影响着人们的生活，相关统计资料显示，中国市场对智能化灯具的需求量每年超过百万盏，照明智能已成为未来的发展趋势。

目前的中国市场上对智能照明这一块相当的看重，不管是道路照明，家庭照明都普遍趋向智能化。

随着智能系统的进一步完善，为人们提供更多的便利，顺应时代的发展。

台灯是人们日常生活的普遍存在的一种工具，随着社会的发展，我国的教育方面得到了国家的重视，学生课业日益增多，在这种情况下，有一个智能台灯会让生活更加方便。

学生在写作业、看书时普遍存在一个坐姿不正的现象。

市面上的台灯，特别是针对儿童专门使用的智能台灯，具备纠正坐姿，自动调节亮度，音频播放等功能齐全的比较少见。

2 系统的硬件设计与实现方案一：在主控系统上，可以使用8031作为主要核心控制硬件，由于8031这个单片机的内部里面并没有程序存储器，所以这就需要对外面部分进行扩展，这将很大程度加大了电路设计的复杂程度。

方案二：在主控系统上，可以使用2051作为主要核心控制硬件，由于2051这个单片机的内部里面就含有2KB 单元的程序存储器，所以就不需要外面部分扩展程序存储器。

但是由于系统经常会用到相对较多的I/O口，因此大需求量会直接造成了芯片资源不够使用的严重影响设计进行的后果，这无异于电路增加了一定的难度。

方案三：在主控系统上，可以使用AT89C51作为主要核心控制硬件，由于STC89C52RC这个单片机的内部里面就含有8KB单元的程序存储器，所以就不需要外面部分扩展程序存储器，并且来说I/O口个数可以足够轻松满足本次设计的需要使用的个数。

经过上述这三种方案认真对比可以知道，AT89C51功件，因此选择使用的是方案三。

有很多设计人员将单片机用于设计智能台灯[1][2],推动了我国生产力的发展。

本设计是从儿童的角度出发，突出台灯的纠正坐姿，音频播放，时间提醒等。

从单片机容量的限制和用户使用角度来考虑，插卡播放音频部分，增加另一个单片机系统来完成，具有单独开关，按键选择等，在需要时，才开启音频播放。

基于单片机的智能LED台灯设计一、绪论LED 台灯是一种使用 LED 作为光源的台灯，由于 LED 具有节能、环保、长寿命等特点，被广泛应用于照明领域。

本设计旨在基于单片机技术，实现 LED 台灯的智能化控制，提高其功能性和实用性。

二、LED 台灯设计方案2.1 LED 台灯的基本结构LED 台灯一般由灯体、LED 光源、光学器件、散热器和控制电路等组成。

本设计采用单片机作为控制核心，通过控制电路实现 LED 的亮度调节、色温调节和光效控制功能。

2.2 单片机选型本设计选择常用的 51 单片机作为控制核心，具有良好的稳定性和可靠性，且具有丰富的外设接口，适合 LED 台灯的控制需求。

2.3 LED 光源选择LED 光源是 LED 台灯的关键部件，本设计选择功率较大、发光效果良好的高亮度LED 作为光源，以满足台灯的照明需求。

2.4 控制电路设计2.5 功能性设计LED 台灯除了光照功能外，还应具备一定的智能功能，如定时开关、光线感应、遥控调节等，本设计将在控制电路中加入相应的模块，以实现 LED 台灯的智能控制。

3.1 亮度调节方案LED 台灯的亮度调节通常采用 PWM 调光技术，通过改变 LED 的通电时间比例，来实现 LED 的亮度调节。

本设计利用单片机的 PWM 输出功能，控制 LED 的亮度级别，实现LED 台灯的亮度调节功能。

3.3 灯效控制方案LED 台灯的灯效控制通常采用灯珠排列方式和光学器件设计，使光照均匀、柔和，且具有一定的抗眩光性能。

本设计结合光学器件设计，通过单片机控制 LED 的工作状态，实现 LED 台灯的灯效控制。

单片机控制电路包括单片机、外围电路、PWM 输出、信号输入等，本设计将单片机与LED 驱动电路相连，以控制 LED 的亮度和色温。

LED 驱动电路包括稳流电路、电源滤波、过流保护等，本设计将 LED 与对应的驱动电路相连，以实现 LED 的正常工作。

智能控制模块包括定时器、光敏电阻、红外接收器等，本设计将这些模块与单片机相连，实现 LED 台灯的智能化控制功能。