一种智能节能台灯的设计

[9]。图15为LED灯驱动显示电路图。图15LED灯驱动电路3.7电源电路本次使用的是12伏开关电源，通过稳压电路得到一个9V和5V的直流电压，因为我所用的12伏开关电源内部有变压器和稳压器，所以能满足单片机的工作需求。所以在电源电路上不需要使用电容进行滤波，只是用三端集成稳压器78L09和LM2940来输出相应的电压即可。如图16为设计的电源电路。图16电源电路第4章软件设计4.1软件设计流程图坐姿是否端正PWM控制输出光照度传感器检测信号是否有人PWM恒定输出模式开关坐姿是否端正PWM控制输出光照度传感器检测信号是否有人PWM恒定输出模式开关系统初始化开始YNNY蜂鸣器报警器YNNY图17主程序流程图蜂鸣器报警器YNNY根据流程图我们可知系统首先完成初始化，然后进入模式开关，可以进行智能台灯和普通台灯的切换，这样就满足了更多人，使台灯更加人性化。如果使用者选择了智能模式，那么下一步判断是否有人进入它的检测范围，当检测到有人时，光照度传感器立即开始工作，检测环境光强度，把检测到的信息送入单片机中，经过智能处理和PWM波输出，让台灯显示适合环境亮度的灯光来正常照明。如果检测不到人，它将会一直循环这一过程。而在正常照明过程中，检测坐姿的传感器也一直在工作，如果使用者坐姿不正确，就会触发蜂鸣器报警，提醒使用者纠正坐姿，直至坐姿正确。如果坐姿正确，则继续执行上一步循环。4.2系统模块软件设计4.2.1系统初始化结束设置外围设备参数设置通讯参数结束设置外围设备参数设置通讯参数检查输入输出接口设置寄存器开始图18系统初始化流程图4.2.2模式开关设计本次设计设计了一个模式开关，就是可以在普通模式和智能模式之间互相切换，这样设计更加人性化，贴近生活。模式开关的切换，1是选择用智能模式，直接使用热释电向下进行。模式2就是普通模式，直接输出恒定的PWM波，是灯光不会受到传感器的影响而变化。如图19即为模式开关部分的软件设计流程图。普通模式1普通模式1智能模式开始模式开关2部分程序如下：if(PINB&BIT(2))//如果选择普通模式 { CLI(); Timer[1]=0;//定时器初始 PORTC=0XFF; PORTA|=BIT(2);// PORTA&=~BIT(3);//普通模式信号灯亮 PORTA&=~BIT(4);//蜂鸣器关闭 PORTB&=~BIT(3);// OCR1BL=5; OCR1AL=5;//PWM输出初值 SEI();4.2.3热释电和光照度模块设计热释电传感器和光照度传感器是配合在一起使用的，所以放在一起进行软件设计。智能台灯的功能有自动开关灯，能根据环境光强自动调节台灯亮度。所以是开灯的同时显示出适宜的亮度，如图20为进行软件设计的流程图。检测环境灯光是否有人检测环境灯光是否有人开始NY显示适宜的灯光4.2.4红外光模块设计停止报警坐姿纠正停止报警坐姿纠正蜂鸣器报警否坐姿是否正确开始是图21红外光电模块软件流程图4.2.5定时器PWM输出设置定时器PWM输出关系到CPU对台灯亮度控制的连续性，如果定时器PWM输出初始化的时候设置的是分频较多，那么台灯会一直在闪烁，这样就无法实现智能台灯的功能，所以要将定时器PWM输出初始化，改变它的波形发生方式，设置为0分频就初始化成功了。如图22所示为定时器PWM输出设置流程图。图22定时器PWM输出设置第5章系统测试5.1系统硬件调试一、检查电路是否错误查看各个模块电路，仔细查看电路连线正不正确。尤其是要检查电源正负极是否接错，电源与地的连接是否有短路连接。二、通电观察先调节好开关电源电压的数值，使其为12伏。然后看电源电路有没有短路的现象，仔细检查确定无误。电源都接好后，打开开关，看看有没有特殊情况发生，如果有产生白烟、异味、产生电火花、元器件发烫等现象，赶快切断电源，修复好电路。三、观察信号灯观察所有信号灯，看能不能正常工作，如果有不亮的，立刻切断电源查看该模块是否有接线错误，排查故障部分5.2系统功能测试图23普通模式下状态接下来进行系统测试，将12伏开关电源连接好，各个模块正常连接。开始接通电源，把模式开关选择在普通模式，此时光照度传感器、热释电传感器、红外光电传感器相当于不工作，单片机输出一个恒定最大的PWM来控制灯亮，所以灯的亮度是不变的，和普通台灯是一样的（如图23所示）。图24较强环境灯光下台灯亮度然后切换模式，切换到智能模式，此时光照度传感器、热释电传感器、红外光电传感器正常工作，热释电传感器先检测到有没有人存在，然后光照度传感器感应环境光强。如图24为环境光强较强的环境下台灯亮度。把台灯放在昏暗的环境下观察台灯亮度是否满足想要的结果。如图26所示，在昏暗的环境下台灯亮度稍亮，和图24相比亮度要亮了不少，这说明本设计是满足光照的传感器的设计要求的图25昏暗环境下台灯亮度昏暗环境下比有较强环境光时台灯亮度要亮得多，这说明软件设计和硬件设计是正确的，结果正确。只有两组数据，但是这并不严谨，所以还需要有黑暗下的状态。图26黑暗环境下台灯亮度把图26和图25放到一起对比一下可以看出，昏暗灯光下台灯灯光发蓝，黑暗环境下台灯灯光为纯白色，亮度更强。所以光照度传感器能正常工作，满足软硬件的初始设计，智能台灯可以调节自身亮度！如图27中所示，用手挡在红外光电传感器监测范围内，来模拟使用者坐姿不端正的情况，此时台灯的反应是：台灯不亮，蜂鸣器报警。若将手移开，即模拟使用者调整好姿势，台灯恢复正常亮度，蜂鸣器报警结束。所以该项符合初始设计要求。图27用手挡住红外传感器系统测试结束，本次设计的智能台灯满足初始设计的各项要求。第6章总结台灯是家用电器，很普遍的存在于每家每户里，但是那些都是手动开关，手动调节的，当我在毕业设计选题看到有智能台灯的设计与实现时，就想制作一台智能台灯。在一开始的论文题目论证阶段，我选择果很多方案，例如选过用80C51单片机和89C51单片机作为中央控制单元，但是这两个方案不是硬件方面有缺陷满足不了，要么就是不符合智能台灯的功能要求，最后和老师深入的交流后选择了mega16作为控制核心。器件的选型是非常累而繁琐的，因为你要去看每一个元器件的资料，比较它们的特性，还要考虑它们的价格，我用了几天时间才将它们确定下来。经过了一番辛苦的摸索，终于完成了硬件设计和软件设计。刚开始时进行硬件设计确定元器件和使用模块，有的能在网上购买它们，可有的需要自己动手制作，还有的是能从同学那里借到的，例如12伏开关电源就是借的。软件设计对于我来稍微有一点难度，因为我的编程功底太差，所以花费了我更多的时间在软件设计上。待这两项都做好后，就可以把硬件和软件结合到一起，进行系统测试了。这个设计要达到的功能也就几个而已，其实说起来并不复杂。夜晚通过采集人体的红外辐射来确定房间里有没有人，如果有人它将会自动开灯，并且能够根据外界环境的光强来调节台灯亮度，当人离开房间后，台灯检测不到有人，会自动熄灭，节省能源。当使用者离台灯太近的时候，也就是坐姿不端正，它会自动报警并且熄灭，警告使用者调整姿势，这样是使用者有好的形体，并能保护视力。本设计也考虑到了外界的干扰会影响台灯的正常工作，所以在热释电器模块上设置了合适的延时时间，是在某段短时间内人体的晃动对系统忽略。还有就是把传感器放置在相对高的位置，以防小动物对本系统有所干扰。本次设计也有一定的不足之处，本次设计选型时，台灯的灯头亮度不够大，所以在实际使用中需要换功率大一点的，这样可以充分照明。还有就是在软件的设计上有所欠缺，导致光照度传感器采集信号后，台灯亮度的变化范围较小，需要进一步调试改进。参考文献全国大学生电子设计竞赛组委会.全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编[M].北京:北京理工大学出版社,2005.吴嘉迅,刘育璐,张宁,一种多功能智能节能灯[J].中国科技博览,2011,38:188-189.童诗白.模拟电子技术基础(第二版)[M].北京:高等教育出版社,2003.石东海.单片机数据通信技术从入门到精通[M].西安:西安电子科技大学出版社,2002.余永权,汪明慧,黄英.单片机在控制系统中的应用[M].北京:电子工业出版社,2003.朱大奇等.单片机原理串口及应用[M].南京:南京大学出版社,2003.金春林.AVR系列单片机C语言编程与应用实例[M].北京:清华大学出版社，2003.沙占友.单片及外围电路设计[M].北京:电子工业出版社,2003.杨恒.LED照明驱动电路设计与实例精选[M].北京:中国电力出版社,2008.谢自美.电子线路设计·实验·测试[M].武汉:华中科技大学出版社，2006.赵继文主编.传感器与应用电路设计[M].北京:北京科学出版社,2002.黄继昌主编.电子元器件应用手册[M].北京:北京人民邮电出版社2004.夏路易,石宗义.电路原理图与电路板设计教程[M].北京:电子工业出版社,2002.余永权,汪明慧,黄英.单片机在控制系统中的应用[M].北京:电子工业出版社,2003.何书森,陈晶,何华斌.实用模拟电路与设计速成[M].福建:福建科学技术出版社,2003.王达品.基于热释电红外传感器的无线监控报警系统设计[J].今日电子2009:23-32.邵明月.基于热释电传感器P7187的人体测温仪的设计[J].现代电子技术,2008:33-41.谭浩强.C程序设计[M].北京:清华大学出版社,1999.AbhishekRoy,KalyanBasil,NavratiSaxena.AninformationtheoreticframeworkforpredictivechannelreservationinVolPoverGPRS[J].InternationalJournalofCommunicationSystems,2006,19:463-489.致谢这次智能台灯的设计与实现终于完成了，首先要感谢的是干开峰老师，干老师在实验室每天都很忙，平日里也有很多课，但是在如此忙碌的情况下，干老师也一直为我指点迷津，每当我的设计出现了问题，或者我的态度有所懈怠，干老师都是第一个站出来教育我，指导我。干老师是一个非常负责的老师，要求也较为严格，我也很敬佩干老师的专业知识水平，他的治学严谨和工作认真的态度是我永远学习的榜样。这是我最初就选择干老师题目的原因之一，因为这样我能一个人真正的完成毕业设计，并学到很多知识。非常感谢干老师的不辞劳苦、辛勤付出，谢谢干开峰老师！然后我要感谢1同学，在我的毕业设计过程中，如果遇到技术问题，我会先征求1的意见，再综合分析进行改进。因为每个人都要做毕业设计，所以都比较忙，而每当我有问题要问1同学时，他都会认真回答，帮助我解决问题，他乐于助人、知识扎实，是我学习的榜样。在此郑重的对1同学表示感谢，谢谢你的倾情帮助！最后我要感谢我的母校——合肥学院。我在合肥学院生活了四年，转眼之间又到了离别的时候，有很多不舍。在这四年之间，感谢学校给我提供了良好的环境，教我学习、教我做人，培养我走向社会。非常感谢合肥学院，谢谢你的培养，以后在社会上我会为合肥学院争光，报效祖国！谢谢，谢谢你们！小学校2014年5月合肥学院附件1、程序:#include<iom16v.h>#include<macros.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar#defineulongunsignedlong#definevref5005uintad_con,temp,mi,ni;ucharCNT=0;ucharTimer[2]={0x00,0x00};uintled[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};voiddelay_us(uintt){ dot--;while(t>1);}voiddelay_ms(uintt){while(t!=0){delay_us(1142);t--;}}/**********************************/voidinit_io(){ DDRA=0XFE;PORTA=0XFF; 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PORTA&=~BIT(4)