智能台灯设计.doc

本科毕业论文（设计）题目智能台灯设计指导教师职称助教（硕士）学生姓名学号专业自动化班级2班院系电子信息工程学院（电子系）完成时间2011年4月30日智能台灯摘要台灯已是千家万户的必需生活用品，在装修和娱乐行业中日渐成为一种不可或缺的装饰品。但因此，日常生活中，人们经常忘记关灯，带来了巨大的不必要的能源消耗，再者，天黑人们进入房间，很不方便的去打开开关，甚至能带来安全隐患。本设计制作了一种基于单片机控制的红外智能台灯。其原理是：以人体红外辐射（波长为9.5um）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，省去摸黑开灯的麻烦；当人离开台灯传感器检测范围，自动感应关灯。当坐姿不正确，距桌面太近时灯光控制电路控制灯光变暗，若在一定时间内未离开桌面则自动熄灭；当纠正好坐姿则消除警报，灯光变亮。本文设计的智能台灯，是单片机在智能小家电中的一个典型应用，具有成本低、实用性强、易于推广的特点，因此具有很好的应用前景。关键词：台灯/单片机/红外IISMARTLAMPABSTRACTLampisthenecessaryvitalcommoditytomillionsofhouseholds,italsotobeakindofneedsinthefieldofdeconomyandentertainment.But,theenormouswasteofenergyismadebyforgettingtoturnoffthelights.Themore,whennightcomes,peopletooktoturnonthelightsveryinconvenientwhentheybeinthehouse,indeeditcomestobringsafehiddentrouble.Thisdesignbasedonsingle-chipprocessorcontrolinfraredintelligentdesklamp.Itsprincipleis:tothehumanbodyinfraredradiation(um)for9.5wavelengthforsensingsignals,whenhumanbodyindesklampandenvironmentwithinthescopeofthelightintensityweaker,automaticinductionlights,savetarnishedopenlamptrouble,Whenpeopleleavedesklampsensordetectionrange,automaticinductionlightsout.Whensittingpositionisnotcorrect,isapartfromdesktoptoocloselightingcontrolcircuitcontrolthelightsdimmed,ifbeinacertaintimehadnotleftdesktopwillautomaticallygoneout.Whenthecorrectpostureistoeliminatealarm,lightsbrighten.Thepaperpresentsthedesignofintelligentmicrocomputerinthedesklamp,itisoneofthetypicalapplicationofintelligentsmallhomeappliance,withlowercost,practicalstrong,easytogeneralizethecharacteristic,thereforeithasagoodapplicationprospect.KEYWORDSlamp,single-chipprocessor,infraredradiationIII目录中文摘要.I英文摘要.II1绪论.11.1论文选题的背景.11.2论文选题的意义.11.3论文研究的内容.22系统方案设计.32.1系统功能定义.32.2系统功能模块分析.42.2.1中央控制单元.42.2.2信号处理单元.52.2.3信号处理单元.52.2.4关于LED.62.3本章小结.73硬件电路原理及设计.83.1系统硬件电路工作原理.83.2功能模块电路工作原理.83.2.1传感器及信号处理.93.2.2单片机控制下的灯光控制及报警电路.103.3主要器件介绍.103.3.1AT89S51单片机简介.103.3.2热释电红外传感器RE2008介绍.14IV3.3.3光敏电阻.153.3.4BISS0001芯片介绍.173.3.53-8线译码器74LS138.203.3.6D/A转化芯片DAC0832.213.3.7四运算放大器LM324.233.4电路原理图的绘制和电路的焊接.243.4.1D/A转化芯片DAC0832.243.4.2电路的焊接.243.5本章小结.254系统程序设计.264.1系统总体程序框图.264.2系统程序流程图.264.3本章小结.275实验结果.28致谢.29参考文献.30附录一智能台灯原理图.31附录二设计主程序.321绪论1.1论文选题的背景随着社会进步，人类在不断追求，市场在不断变化，高科技应用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。随着电子产品的快速发展，家用电器也越来越偏向智能化和人性化，已经应用于实际中的有智能洗衣机，智能电饭锅，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，功能上更强，使用更方便，安全可靠性也更高，最重要的是更节省电能，提高了家用电器的品质。家用电器因为单片机的加入而走向智能化，并且随着人们生活水平的提高日益走向平民化，我们的生活也随着家用电器的发展越来越方便、舒适。随着家用电器的发展，作为家用电器当中的小台灯也要顺应科技的发展步伐走向智能化。虽然按键式的台灯还是台灯市场的主体，但是，随着现代电子技术的发展和人们的需求变化，传统的台灯已经感受到产品更新换代的威胁。与其他的智能化家用电器一样，智能化台灯有许多普通按键台灯所无法比及的优势，智能化台灯一方面可以更节省电能，有利于环保，另一方面可以纠正使用者的坐姿，预防脊椎变形和眼睛近视。同时，智能台灯在黑暗的时候自动开关灯的功能也让使用者使用起来更方便，省去黑暗摸灯的麻烦，而且还配备了可蓄电功能，可以在停电的时候应急。智能型电器产品由于它们的巨大优势将渐渐进入人们的生活中。基于以上背景，我们提出了基于单片机控制的红外智能台灯的设计。而且我们采用的是LED节能灯，因为LED节能灯是用高亮度白色发光二极管发光源，光效高、耗电少，寿命长、易控制、免维护、安全环保；是新一代固体冷光源，光色柔和、艳丽、丰富多彩、低损耗、低能耗，绿色环保，适用家庭，商场，银行，医院，宾馆，饭店他各种公共场所长时间照明。无闪直流电，对眼睛起到很好的保护作用，是台灯，手电的最佳选择。1.2论文选题的意义我国政府非常重视节能和节约。1997年11月1日我国颁布了中华人民共和国节约能源法，节能已经是法律上的规定，是我国重要国策之一。智能节能台灯最大的优点就是省电和方便。方便不用多说了，来之则亮去之则暗，不用动手，更重要的2是能节省电能。节省电能还能保护环境。我国有70%的电能来自火力发电厂，而火力发电厂少发一度电（就是1千瓦时）会减少1千克的CO2排放，而CO2是温室效应的罪魁祸首。智能节能台灯在节约电能的同时也保护了自然环境，一举两得。目前我国共有四亿多近视眼患者，特别是青少年近视的发病率居世界第二，人数居世界第一。近视正严重危害青少年的健康成长。我国的中小学生之所以出现这么严重的近视问题，原因是他们在平时在灯下学习或做作业的时候不注意坐姿，由于离光源太近，久而久之使视力下降，出现了近视眼。目前市场上出售的调光台灯多为手动式，即根据使用者的需要，用手转动调光旋钮，改变台灯的亮度，虽然有节约用电的作用，但无防近视功能。为使中、小学生在灯下看书或做作业时，不能离灯过近，若超过规定(即调定)的距离，灯光便自动变暗乃至熄灭，而离开规定距离，灯光则自动变亮，我们设计了一种智能台灯。它可以在使用者看书写字姿势不正确或者距离台灯太近的时候，灯光会慢慢变暗提醒你纠正，直到你坐姿完全正确为止。1.3论文研究的内容本文设计了一种智能化台灯，首先可以更节省电能，其次可以纠正使用者的坐姿，再次智能台灯在黑暗的时候自动开关灯的功能也让使用者使用起来更方便，省去黑暗摸灯的麻烦。同时，也可以在停电的时候应急。本文对智能台灯各部分功能作用予以详细说明。软硬件设计均采用模块化结构，将各模块设计完成后进行总调试。第一章为绪论，主要阐述了智能节能台灯研究的背景及意义。第二章对所设计的系统功能及结构框图进行了详细的介绍，接着完成了各个模块功能的分析以及主要器件的选型。第三章对智能节能台灯的硬件进行设计，划分成为传感器信号处理以及在其控制下的灯光控制电路和提醒电路，分别设计出电路结构，并说明其功能作用。并对电路中所涉及到的芯片进行了简单的介绍。第四章介绍了智能节能台灯的软件设计，根据硬件结构，先画出总的程序框图，结合台灯设计需要的效果，用C语言编出程序。第五章主要是实验的结果与心得。