基于单片机的智能的台灯开题报告

毕业设计(论文)开题报告 学 院上海电机学院专业电气工程及其自动化 学生姓名聂鹏学号101001010224 指导教师龚建芳 论文题目智能台灯控制器 1、选题背景和意义 台灯是装饰性灯具，种类繁多，造型各异，配用的光源也比较多，有普通白 炽灯、U 形或螺旋形一体化节能灯、PL 灯管、FML 灯管、LED 灯管等等。目前，对 台灯的基本要求是：安全、寿命长、健康照明、无辐射危害。台灯比较显著的特 点是：适宜室内使用、操作使用方便。台灯的使用对象多是学生及办公室工作者， 所以自动感应开关及预防近视就显得尤其重要。当夜晚来临时，人们摸黑去开灯， 非常不方便。在这里设计了以人体红外辐射（波长为 9.5um）传感控制电路。当人 体在台灯的范围内且环境光强较弱时，自动感应开灯；当人体太靠近桌面时，台 灯自动感应，警告纠正坐姿，若在一定时间内未离开桌面则自动熄灭。当人离开 时则自动关灯，达到节约能源的目的。 2、国内外研究现状、发展动态 目前，在国内市场上 MCS-51 系列占据着主流地位，与其兼容的产品应用最广， 应用开发的公司也最多，其中之一就是 Atmel 生产的 AT89 系列单片机。结合作息 时间控制系统的要求、成本的因素以及单片机性能，本次设计选用 ATMEL 公司的 AT89C51 单片机。目前，我国很多的技术工程人员根据自己的工作需要开发出许多 拥有自主知识产权的单片机应用产品，推动了我国生产力的发展。 AT89C51 是一 个低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4k bytes 的可反复擦写的 Flash 只 读程序存储器和 128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM），器件采用 ATMEL 公司 的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51 指令系统，片内置通用 8 位 中央处理器和 Flash 存储单元，内置功能强大的微型计算机的 AT89C51 提供了高 性价比的解决方案。 AT89C51 是一个低功耗高性能单片机，40 个引脚，32 个外部双向输入/输出 （I/O）端口，同时内含 2 个外中断口，2 个 16 位可编程定时计数器,2 个全双工 串行通信口，AT89C51 可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的 微处理器和 Flash 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash 存储器可有效 地降低开发成本。 在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都 是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、 机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应 炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用 AT89C51 单片机来对作息时间进行控制， 不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高作息时间 的精确度，从而能够大大提高教学的质量。单片机以其功能强、体积小、可靠性 高、造价低和开发周期短等优点，为自动化和各个测控领域中广泛应用的器件， 在工业生产中称为必不可少的器件，尤其是在日常生活中发挥的作用也越来越大。 3、研究的内容及可行性分析 1.研究内容 1）、当环境光比较强时，不开灯。 2）、当环境光比较弱时且有人时，启动灯光控制电路，使灯变亮。 3）、当环境光比校弱时，且人体过于靠近桌面，台灯自动感应，警告纠正坐 姿，若在一定时间内未离开桌面则自动熄灭。 4） 、当人离开时则自动关灯，达到节约能源的目的。 2.可行性分析 1)、当环境光比较强时，光敏电阻阻值比较小，信号处理电路检测到低电平 信号，禁止热释电红外传感器工作，省去了 89C51 处理过程。 2)、当环境光比较弱时，光敏电阻阻值变大，信号处理电路接收到高电平， 从而启动热释电红外传感器工作。 3)、热释电红外传感器 1 探测比较远的距离，当人体进入到传感器 1 的控测 范围内且光强较弱时，信号检测电路处理信号，并向单片机发送一个中断，89C51 启动灯光控制电路，使灯慢慢变亮，并同时屏蔽掉热释电传感器 1。 4)、当环境光比校弱时，且人体过于靠近桌面，热释电红外传感器 2 检测到 信号，信号处理电路同时向 89C51 发送信号，启动延时电路，发出警报使人离开， 若在设定的时间内未离开桌面，则启动灯光控制电路，使灯慢慢熄灭。当人体离 开热释电红外传感器 2 的控测范围内且在热释电红外传感器 1 的控测范围内时， 灯光又慢慢变亮。 4、论文拟解决的关键问题及难点 智能台灯控制器设计的关键在于根据整个程序的特点确定主程序子程序，然 后设计原理图，原理图要画正确，前提是熟练掌握单片机方面的知识，并且能够 灵活运用。智能台灯控制器的难点：将所用到的元件按照模块化的分布放到图纸 上，然后正确连线， 同时保持美观。接着就是电路连接，制作好了 PCB，然后就 是软件调试， 如果有地方连接错误的话，则调试不成功。 综上所述，整个设计的关键是要画出正确的程序原理图且准确的完成部分的制 作，难点在于软硬件设计和调试。 5、研究方法与技术路线 本设计主要分为硬件和软件两个部分。 1.硬件框图如图（1）所示，主要有三个部分组成。 （1）传感器及信号处理部分：检测人体辐射红外信号及光强信号经过处理后 变成可处理的数字信号。 （2）以 89C51 组成的中央处理单元：处理信号并发出控制命令。 （3）提醒电路及灯光控制电路 ：给出提醒信号并根据 80C51 给出的命令控 制灯光。 AT89C51 单片机复位 光敏电阻提醒电路 热释电传感器 1 热释电传感器 2 灯光控制电路 硬件框图（1） 2.主程序设计 主程序首先对单片机进行初始化，然后进入扫描程序，P2.0 为低电平时，屏 蔽红外传感器。当检测到 P2.0 脚有高电平信号时，启动红外传感器 1 进入工作状 态并屏蔽掉光敏元件的工作状态。当红外传感器 1 信号时，LED 灯开始由暗变亮并 启动红外传感器进入工作状态。此时进入传感器 2 的工作状态，当传感器 2 检测 有信号时，进入延时程序并蜂鸣器提示，当再次检测还有信号，灯灭掉，直至传 感器未检测到信号，LED 灯恢复到原来的亮度。 主程序流程图如图（2）所示 是否有秒时间平 台标记 光敏传感器是否 检测到有信号 红外传感器 1 是否 检测到有信号 传感器 2 是 否有信号 退 出 否 否 否 否 是 是 是 是 是 传感器 2 是 否有信号 否 是 启动 LED 灯并慢慢变亮 启动延时并警告 开 始 灯 灭 传感器 2 是否有信 号 灯亮 否 4ms 时间到？ 上次及当前红外传感 器电平状态是否一致 当前红外传感器电 平是否是 0 电平 退 出 否 是 否 否 是 保存上次及当前红 外传感器的电平 有电平下降沿，红外传感器 已检测到有信号，置标记 是 六、论文的进度安排 2012.7.2 下达任务书； 2012.72012.8 查阅相关文献，搜集并整理资料； 2012.9 开题报告的撰写，准备答辩； 2012.11 月中下旬 开题报告答辩； 2012.102012.12 设计各个模块，模拟仿真软件的功能，制作硬件电 路； 2013.12 2013.2 完成软件编程并进行调试； 2013.3 2013.4 撰写论文准备答辩； 7、主要参考文献 1 吴英才，林华清.热释电红外传感器在防盗系统中的应用.传感器技术， 2002 2 马忠梅.单片机的 C 语言应用程序设计(第 3 版) M.北京:北京航空航天 大学出版社，2003 3 张洪润，张亚凡.传感器技术与应用教程M.北京：清华大学出版社， 2005 4 李全利，仲伟峰，徐军.单片机原理及应用M.北京：清华大学出版社， 2006 5 谢自美.电子线路设计、实验、测试M. 北京：华中科技大学出版社 ，2006 6 余小平，奚大顺.电子系统设计M.北京：航空航天大学出版社，2007 7 来清民.传感器与单片机接口及实例M.北京：航空航天大学出版社， 2008 8 刘健，徐炜，伊均萍，刘良成.电路分析M.北京:电子工业出版社， 2005 9李全利，单片机原理及应用，北京，清华大学出版社，2006.2 10位永辉;杨威， 基于 BISS0001 的智能台灯设计，电子元器件应用， 2010，第 7 期 11 AT89C51 DATA SHEEP Philips Semiconductors 1999.dec 12Yang. Y., Yi. J., Woo, Y.Y., and Kim. B.: Optimum design for linearityand efficiency of m