基于单片机的智能蓝牙台灯

第1章绪论1.1课题背景随着全球能源危机和气候变暖问题的加剧，绿色节能已成为各国共同关注的焦点，人们正积极寻找新的节约能源途径。照明在人类能源消耗中发挥着重要作用。发达国家照明用电量占总发电量的19％，我国也达到12％。随着我国经济的持续发展，照明用电量将占据较大比例，因此对绿色节能照明的研究日益重视。LED是一种新型的固态发光光源，是继白炽灯、荧光灯、高强度放电灯之后的第四代照明光源，被誉为21世纪绿色光源REF_Ref14193\w\h[16]。基于白光LED的固态照明方式是典型的绿色照明方式，具有节能、环保、寿命长、体积小、安全可靠等特点。LED代表了未来的照明技术，符合政府倡导的“建设资源节约型、环境友好型社会”的要求。可以预见，LED将在不久的将来不可避免地取代现有照明光源，成为通用照明领域的主流光源。现阶段，大部分采用白炽灯、卤素灯和荧光灯作为照明设备的台灯都面临着效能不足、能源消耗过大及调整不便等问题。而对于那些已达使用年限并含有汞元素的灯光，若处置不当，可能会对生态环境产生重大影响。此外，部分台灯产品的功能有限，缺少如亮度控制、自控调节和人体感知等特性，这使得它们难以满足当前家庭的现实需要。然而，智能台灯的天黑时会自动开启或关闭的功能使消费者的使用变得更为便捷，避免了寻找开关的过程中的困扰。由于智能电器具有显著的优点，它们的普及率将会逐步提高。1.2课题意义自1997年的十一月份一日起，我们国家的法规就明确规定并实施着"节能减排",这已经成为了一种法定义务与中国的主要政策方向的一部分。而对于即将到来的二零零八年度在北京举办的世界奥林匹克运动会来说,"科学技术"、"人文化"、"环保意识"等三个基本原则构成了其核心思想框架;同时为了贯彻执行这一精神也制定了一项名为"厉行简朴筹备世界体育盛事-即‘简约化’的原则来体现出我们的态度——那就是坚决地采取措施减少浪费行为的发生。2003年，全社会用电量为1.9万亿千瓦时REF_Ref14565\w\h[20]。按12%计算，照明用电量达到2220亿千瓦时。根据数据显示，当前的城市照明使用(包括景色与实用需求)大约占据了国家整体电力产出的四分之一到五分之一。为了实现节能目标，我们应着手于以下几个方向：选择高效率且环保的光源及设备;挑选高质量的电子驱动器或者节能型的电感驱动器;并合理地设置和利用先进的照明管理工具。现阶段，我国城市的年度公共照明花销已经超过几十亿人民币，大力推行全球通用的全数字化智慧路灯节能调控技术：智能化光源降低-稳定-调节技术。该技术的理念在于：高峰期时，让路灯维持较高的亮度，而深夜则会自动减弱;而在凌晨车辆和人流量减少之时，路灯将会调整为更低的照射强度。美国和德国等国在引入此项技术并在政府的支持下实施之后，能效提升幅度达到了百分之三十以上。我国已有独立自主知识产权的这方面技术产品，如哈工大楼宇自动化研究所研制的“金卤灯调压调光系统”，已经在城市街道中取得了显著的效果REF_Ref15329\w\h[22]。然而，未来的发展仍然依赖于政府的支持。从另一个角度看，近些年来我国的青少年近视率持续上涨，全球范围内的发病率最高。对于我国青少年的视力健康问题，我们需要加强预防中小学生的近视和治疗工作。现在，我国的近视患者已经超过了4亿。在13亿人口中，大约三分之一的人患有近视REF_Ref15473\w\h[2]。青少年近视患病率排名世界第二，近视人数在全球排名第一，并且正逐渐变得更加常见。初中生近视检出率为65.8%，高中生近视检出率为84.9%REF_Ref15571\w\h[17]。青少年视力问题对他们的身心发展造成不良影响。它还阻碍了我们国家优秀人才的选择，并减少了一些特定领域的招聘规模。这同样也成为了我们在21世纪实现公共卫生目标的主要挑战之一。近年来的研究表明，中国、日本、韩国以及东南亚地区的近视情况尤其突出，持续困扰着年轻人的学业进步、身体健康与生活质量。据最新数据统计，中国的近视患者数量已经超过全球任何其他国家和地区，排名世界首位。尽管如此，当前并没有特效药或疗法可以有效地治愈近视，市面上出售的产品主要起到了调节和减轻症状的作用，但对于手术和激光矫正来说，却存在严苛的年龄要求，并且可能带来潜在的风险。除去基因因素之外，导致年轻人近视的其他重要原因也不容忽视。我们必须从一切原因入手，才能真正预防。中国小学生的近视状况的恶化主要源于不良姿势和错误的使用方式。由于没有适时开启或调整灯光，导致了过长的时间暴露于强光环境中，从而逐渐损害视力的健康。尽管市场上有一些可以调光的台灯产品，但是它们并未具有自我调控的光源能力，所以目前仍无法被定义为智能化照明设备。1.3台灯发展现状最初，台灯只是一项基本的光源设备，仅包含电能供应与光源装置。但是，随著科学技术的发展，人们对于台灯的需求也更多。所以，它的性能已经不再仅限于单一的照亮作用，而是朝着节约能源、保护眼睛等方面拓展。部分台灯甚至具备了时钟及设定时间的功能。1.3.1护眼台灯护眼台灯由单端荧光灯和灯管两部分构成，主要利用电子镇流器和启动器实现电频率提高，以减少眩光和频闪。传统台灯使用50赫兹交流电，频率高达每秒100次左右的闪烁，会让视力疲劳下降导致有近视的风险。但是护眼灯的电频率能达到40000到55000赫兹，使闪烁频率明显减少甚至消失，有助于保护视力。然而，目前市面上很多护眼灯的质量无法达到这一要求。1.3.2节能台灯通常情况下，节能台灯都采用灯泡作为基础的节能灯饰。LED节能灯泡可以代替传统的白色灯泡。近年来，新型环保节能台灯的研发随着绿色照明理念的推广而刻不容缓。目前，已有专业人士研发出一款实用性极高的新型台灯——半导体环保节能台灯，并在室内照明中应用半导体LED灯。光源采用发光二极管，再加上独特设计的结构，能让光效率达到最大值，让人感到温馨、舒适。比较适用于客厅、卧室和办公室等需要照明和装饰的场所，能够有效降低频闪闪烁，对视力保健更为有益，同时具有节能的功能。电。这款创新型台灯具有均匀的光照度，无闪烁现象，寿命持久，节能效果显著，反应速度迅速，环保且防爆，采用冷光源设计，安全系数极高，适合于各种场所的照明，如常规工作、学习和居住。1.3.3台灯外观智能化的台灯不仅仅在其功能上有所提升，同时也在外观设计方面朝着多元化、美学性和娱乐性的趋势演进。这种变化主要源于快节奏的生活方式下市场上的新型产品如便利且美观的组合式台灯的大量涌现。例如，闹钟+台灯、小型取暖器+台灯、迷你通讯设备+台灯等等，甚至包括了笔盒、照片框架及台灯的结合体，使得台灯的使用变得更为便捷。此外，对于追求美感和艺术表现力的用户来说，他们更倾向于选购那些兼具现代化制作技术并拥有丰富多样的样式、精致的手工技巧和独特的形状的台灯。除了传统的塑料材料外，现在也有许多使用金属(如不锈钢)、铜或玻璃等高级材质制造的产品，它们各自呈现出不同的风格。提供多种色彩的选择，比如白色、橙色、绿色、红色和蓝色等，以满足客户对家居环境和个人喜好的需求。这样一来，台灯就能完美地融入到整个室内的装潢中去，营造出一种和谐而又富有艺术感的视觉体验。第2章系统总体设计方案2.1设计要求(1)熟练掌握51单片机的开发环境，具备使用C语言编写工程的能力；(2)掌握所选单片机的内部结构和资源配置，并熟练掌握软硬件调试设备的基本技能；(3)搭建基于单片机的最简化系统，包括设计和制作相关硬件电路；(4)掌握智慧型台灯的概念和执行方法；(5)基于蓝牙的手机蓝牙控制应用程序的设计与实现。2.2方案选择和论证2.2.1单片机的选择方案一：采用DSP作为整个系统的操控者。DSP(digitalsignalprocessor)是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件REF_Ref16008\w\h[11]。由于DSP对于组件参数的变化并不太在意，并且对外部环境如温度和环境的影响较为免疫，因此容易整合到一起，可以同时执行多个任务，并与其他处理器共用资源，能够灵活调节计算公式以达到自我优化的目的，也适合应用于较低的频率范围。此外，DSP还具有诸如信号处理等优势。然而，它的硬件结构比较繁琐而且价格高昂。而数字系统则是由一些消耗能源的主动部件构成，相较之下，被动部件构建的系统更具稳定性和耐久度。

方案二：我们将使用微型计算机作为系统的管理者。由于其强大的稳定性和经济效益，微型计算机的广泛应用和普及速度加快了，同时它还具备较低的工作电压与消耗功率的特点。此外，它的计算能力强大且程序编写灵活，能够通过软件来执行多种逻辑任务，并拥有定时器和计数器的功能，可以用来设定时间或数量，而且它还有着低能耗、小型化、完善的计数技术及相对便宜的价格等优势。根据以上的分析，我们决定采用stc89c51单片机作为控制器。2.2.2显示方案的选择如今，常见的调光技术有多种选择：1.运用直流电源LED来实现灯光亮度的调节。2.采用脉冲宽度调制(PWM)方式控制灯光的亮度REF_Ref16093\w\h[1]。3.通过采用晶闸管对LED进行光线调整。基于这些传统技术的应用，我们可以选择以下三个方案。方案一：使用直流电源led的调光技术。如果想要调整LED的亮度，这个任务相对来说比较简单，因为发光二极管具备只有一个通路导通的特性，且是基于电流驱动的工作设备，所以其明暗程度与所经过的电流量有关。当电流增加或减少在一个可接受范围之内，其亮度的变化也是相应的增大或者减弱。要对LED灯泡的亮度做出微调，只需要对其施加不同的电流就可以了，但是需要注意的是，LED的工作电流非常小，往往需要配合上限流电阻才能正常运行。由此可见，只要我们适当地调整了限制电流的测试电阻，就能相应地调控电流进而影响到LED的光强度。不过，一般来说，这个测试电阻的阻抗都相当的小，用以精确操控电流的电位器也相对较大。因此，对于大多数情况来说，并不需要依赖于电阻大小去调整电流。故此，有些半导体芯片就提供了一个控制电压接口，可以根据输入的控制电压来决定输出的恒定电流量，这样操作起来更加方便快捷。可是，如果采用这种方式来调整电流的话，就会引发一系列的问题，例如在调整亮度的过程中，其光谱及颜色温度也将随之变动。此外，频繁调整电流对恒流电源会造成严重干扰，而长时间以较低亮度状态工作可能会降低其能效并提高温度，最终导致无法持续工作。而通过调整正向电流并不能实现精确的调光效果。方案二：采用脉宽调制（PWM）来调光作为一种能够迅速开启与闭合的光敏半导体元件，LED具有其它照明设备难以匹敌的特点。为了实现此特性，我们的目标是要把供电方式调整成基于脉动的稳态功率供应系统，利用控制供能系统的脉动幅度来调节灯具的强度，这被称为“脉宽调变”(PWM)调控技术。如果设定脉振周期的时长为TPWM，并定义了TON为其对应的时间长度，那么这个工作的相对密度或者叫"通孔占比"就等于TON除以TPWM的结果。这样就能根据供给稳定状态下电力输出的变化而影响灯光强度的表现形式。简而言之，这就是所谓的"PWM模式",它是用数字化的方式去表示连续性的物理量的一种手段，具体操作中会借助高精确数的计算机构建出一组由开关构成的高频率正弦形电子电路图表，然后依据该表格中的数据内容设置输出端口上的交流阻抗大小从而达到有效地操控所要处理的外部电气参数的目的——即所谓“动态”的意思就在于这里面包含着一系列可逆的过程反应过程、反馈机制等等因素共同作用下的结果体现出来的是整个运行过程中各个环节之间的相互关系及其运作规律等方面的信息。方案三：使用晶闸管对LED进行调光常规照明设备一般利用硅控整流器(SCR)调节亮度，例如钨丝灯泡或卤素灯。这些基本属于纯阻性的元器件使得这类以其为基础的光源系统的供电需求不受输入电源的影响。无论是正弦交流还是非正弦交流的输入电压都无法对此产生任何变化。因为由纯阻性元器件产生的电流与电压形态是一致的，所以即使输入电压的波形有显著偏差，仍然可以通过调整输入至该元件的电压平均值达到调控的目的。然而，晶闸管并不适用于LED照明系统的调光，因为LED并非纯电阻元件。总的来说，脉宽调制（PWM）是一种非常理想的LED灯光调节技术。在使用PWM进行调光时，我们可以利用微控制器系统，例如单片机，通过设定预先编写的程序来确定灯光亮度的级别，并根据这些级别进行相应的亮度调节。另外，PWM调光技术还可以直接应用于台灯上。综上所述，选择方案二。第3章系统硬件设计3.1整体方案设计3.1.1系统概述该系统的中心是使用了STC89C51的单一芯片来构建其基础结构并整合诸如有源元件(例如：电阻)及无源电子组件(比如：电容),同时还包含了一个可调频率震荡器的应用以形成此种装置的最基本部分。其他的子部件则环绕着这个基底架构而建立起来。具体来说，我们选择了一款名为“usbminiLED”的产品用于模仿灯光效果从而使得整体外观看起来更具吸引力。这款产品内含六盏白色的led发光二极管单元并且具有较高的敏感性和易用程度的人体检测功能被集成到我们的项目中去。此外，我们也选择了绿色的小型闪烁式信号提示灯以便于区分两种不同的运行状态——即当它们处于开启的状态下表示正在执行自动化任务而在关闭的时候则是代表人工干预的情况发生。另外三个按键分别负责调节工作方式的选择或调整显示强度的大小的设定等等的功能设置也都被嵌入到了这台机器当中去了。为了实现无线通讯的目的，我们在本项目的实施过程中采用了hc-06这一类型的蓝色耳机接口模组以此能够有效地支持从主控板向智能移动终端发送或者接收信息的需求。至于电源供应方面的话，由于考虑到通用性的因素所以最终还是决定选用常见的五伏特直流输出标准规格的设计思路进行了处理。总体而言，整套硬件构架的具体构成情况可以通过参考下图3-1号图像得到更为清晰明确的信息展示出来。

3.1.2系统框图单片机最小模块照明设备按键模块照明设备按键模块光照强度采集模块光照强度采集模块模式指示灯模式指示灯电源模块电源模块人体感应模块人体感应模块蓝牙模块蓝牙模块3-1系统框图3.2最小系统模块3.2.1STC89C51简介(1)概述STC89C51是一款由STC公司推出的8位单片机芯片，采用MCS-51指令集架构。它拥有51单片机的典型特点和多元化的外设资源，是一款经济实惠、稳定性能出色的微控制器。STC89C51芯片以CMOS工艺制造，拥有出色的运行频率和广阔的存储容量，适用于各种嵌入式控制应用。其工作原理主要包括指令执行、时钟系统、中断机制和I/O口操作。指令执行是通过从存储器中读取指令来执行相应的操作，包括数据传输、算术运算、逻辑判断等操作，通过执行这些指令来控制外设和处理数据。时钟系统被用来产生各个模块和外设所需要的时间顺序信号，通过调整寄存器的值来改变时钟信号的频率，从而能够控制芯片的运行速度。中断机制允许在特定条件下暂停当前程序的执行，转而执行中断服务程序。I/O口操作利用丰富的输入输出引脚资源，实现与外部电路或其他设备的连接REF_Ref27425\r\h[11]。主要功能特性◆兼容标准8051微处理器指令集，因此代码与8051完全兼容；◆拥有4k字节内存的flash可编程可擦除只读存储器，并且具备1000次重复擦除功能；◆21个双向I/O口；◆有64字节的RAM数据存储器，可以用于处理一般的数据存储和程序运行数据；◆配备了三个16位的定时器/计数器，能够执行定时、计数以及外部事件中断等任务；◆工作电压适应范围广泛，可以在2.4V至3.8V之间的电压范围内稳定运行；◆具有看门狗定时器，可以用于实现系统复位或监控等功能；◆通过采用Atmel高密度非易失性存储器的制造工艺，将闪存存储器与中央处理器集成在一起，以提高性能；◆包括一个全双工串行通信接口，可以实现串行通信和调试等功能；（3）8051单片机的引脚功能MCS-51系列的微控制器一般采用40个引脚，并以双排直插封装的形式制造，在制程上使用了HMOS工艺。外部引脚的布局可以参考图3-2提供的信息。具体来说，引脚所承担的功能如下所述。图3-2STC89C51引脚图①电源连接引脚VCC（40脚），用于连接正极的＋5V电源；GND（20脚），用于连接地线的＋5V电源；②外接晶体或外部振荡器引脚XTAL1（19脚），在连接外部晶体振荡器的一个引脚时，内部作为反相放大器的输入端，当采用外部振荡器时，需要将此引脚接地。每个独立模块经过测试之后，我们无法确保其组合后的系统表现一定会优秀。所以，必须执行全面系统的检测以验证整个系统的功能。主要目标是通过观测和分析动态特性来评估系统的运行情况，并将实际数据与预设标准一一比较，发现问题并且提供改进方案。接着调整各部分的设置及参数直至所有的子系统都达到设计的性能标准。③控制信号线复位(9脚)，当信号输入端恢复原始状态或断电时，复位(9脚)会为内部ram提供备用电源。ale(30脚)，具备接收编程脉冲的功能。利用地址锁存器，能够保存从p0口发送的低8位地址信息。当需要对芯片内的EEPROM进行编程时，编程脉冲信号将被输入到该设备中。PSEN（第29脚），是用来触发外部程序存储器读取数据的信号，它在低电平时处于有效状态。当EA为高电平时，CPU会访问内部存储器；而当EA为低电平时，则意味着CPU将会去访问外部存储器。④多功能I/O口引脚8051单片机提供了4个双向I/O口，分别是P0、P1、P2、P3。这些I/O口可以根据需要独立地作为输入端口或输出端口使用：P0口（32～39脚），是一个双向口（可以有三种状态），可用作输入或输出。它可以驱动8个LSTTL门电路。在实际应用中，经常被用作分时使用的地址/数据总线口。当对外部程序或数据存储器进行寻址时，低8位地址与数据总线会轮流使用P0口：首先将低8位地址信号发送到P0口，然后通过地址锁存信号ALE的下降沿将地址信号锁存在地址锁存器中，最后作为数据总线的口线输入或输出数据。P1口（1~8脚），具备三态功能的准双向接口，可控制4个LSTTL门电路。当作输入线时，必须先由单片机将锁存器写入“1”，每一位都可以编程为输入或输出线。P2端口（21～28脚），具备三态功能的半双工口，可用于驱动4个LSTTL门电路。同时，它还能作为输入/输出口使用。在实际应用中，通常将其用作高8位地址总线，与P0端口组合成16位地址总线，以进行对外部存储器接口电路的寻址。P3口（10～17脚），可实现三态的准双向口，可以连接并驱动4个低功耗TTL门电路。此口具备双功能，作为第一种功能时与P1口相同；而当作为第二种功能使用时，每位都拥有特定用途，相关用途详见表3.1：

表3.1P3口第二用途端口引脚第二功能注释P3.0RXD串行口数据接收端P3.1TXD串行口数据发送端P3.2/INT0外中断请求0P3.3/INT1外中断请求1P3.4T0定时/计数器0外部计数信号输入P3.5T1定时/计数器1外部计数信号输入P3.6/WR外部RAM写选通信号输出P3.7/RD外部RAM读选通信号输出3.2.2最小系统电路图3-3展示了STC89C51的最小系统，包括晶振电路、复位电路和电源电路这三个部分。在这部分电路里，我们看到了两个分别为30pF的电容器C2与C3，还有一颗12MHz的晶体元件X1。这些电容的主要功能在于启动晶振，它们可以协助晶振更快速地开始工作，并且合适的数值应该落在15~33pF区间内。另外，如果选择的是24MHz作为晶振频率的话，那么它的运行速率会更快一些。在进行电路设计时，我们应尽量将晶振部分靠近单片机，这样有助于提高电路的性能。单片机复位电路就好比电脑的重启部分，当电脑在使用中出现死机时，按下重启按钮电脑内部的程序从头开始执行REF_Ref16240\w\h[8]。同样地，在单片机系统运行过程中受到环境因素的影响导致程序出现问题时，按下复位键能够触发内部程序自动重新启动的过程。复位模块包括一个10μF的电容器C1和一个10kΩ的电阻R4，它们组成了负载。通过利用电容器的稳定性质来解释，当设备连接到电源时，RESET端口会产生正电压，并且该电压的持续时间取决于RC参数在电路中的作用。通常情况下，为了保证有效的复位过程，至少需要让RESET端口维持两到三个机器周期的正电压。所以，通过合理地调整RC数值，可以实现稳定的复位效果。电源模块是系统的关键部件之一，它可以通过5V的USB接口来获取所需电能。您有多种选择来为其供电，比如利用手机充电器、连接到电脑的USB口，或者使用其他移动电源设备。需要特别注意的是，对于31脚(EA)的处理。一旦EA接受到高的电压信号，那么在单片机被重新启动之后，它就会依照其内置RAM中的0000H地址来运行代码;然而如果EA收到了低的电压信号，则在恢复初始状态以后，将会立即按照外部的RAM中0000H的位置来运行代码。因为我们所编写的程序都储存在单片机的内在部分，所以必须让EA接收高的电压信号，以便保证单片机可以顺利地从中提取出程序并且加以实施。图3-3单片机最小系统3.3LED照明电路3.3.1LED灯的原理作为一种基于半导体的双极元件，LED可以把电力转换为可见的光线。如同其他类型的二级器件那样，其构造包括了一个P-N的组合单元并且具备单一方向性的传输特性。一旦对该设备应用了积极的电源输入后，来自P和N区域中的自由移动粒子的碰撞将在靠近两端部的几毫米范围内的纳米级空间内形成，进而导致非热激发产生的磷光现象的发生。由于各种物质元素内部存在的差异化环境条件使得这些离子化的颗粒物处于不一样的动能水平下;而它们之间的结合过程将会引发一定量的额外能源消耗(即放射)出来——这取决于他们相互作用时的总耗散程度大小：也就是单位时间内发生的反应次数及每次过程中损失掉的热力学值之比率越大，那么发射出来的光线的颜色就会变得更偏蓝或紫色一些。这个包含有两个主要成分的部分是由一组带有负离子的硅基材制成的薄膜构建而成的一个特殊节点位置就是所谓的“二次”导体连接点处--也即是说它的存在是为了让那些被称作"一次"流动着的大批带走者们得以进入其中去寻找他们的伙伴同时也是为了使那群叫做"第二次"携带者的群体有机会离开这里前往别的地方去的缘故所在。如果我们给那个特殊的节点的两侧分别加上相反性质的直流源的话，就无法再看到任何亮度上的变化发生了。3.3.2LED灯的特点（1）相较于普通的白炽灯，这款灯具的能耗减少了大约80%左右；而与传统节能灯相比，它的能耗减少了约40%左右。（2）由于它非常的小，非常的轻。每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境REF_Ref16537\w\h[15]。（3）使用寿命时间很久，光衰只达到初始值的一半。（4）响应速度快。白炽灯的响应时间为毫秒级，而LED通电后无热启动，响应时间为纳秒级REF_Ref16642\w\h[9]。（5）不包含有害物质，对环境没有污染。（6）通过利用化学修饰技术，能够调控材料的能带结构和禁带宽度，从而实现多种颜色的发光，包括红色、黄色、绿色、蓝色和橙色等。（7）价格逐渐变得更加亲民，由于LED节能的特点，或许很快，人们会普遍选择LED灯来替代传统的白炽灯。3.3.3LED照明电路原理图图3-4展示了LED照明电路的示意图。为了实现照明效果，我们选择了一款市售的USB小灯，并进行了改装。当我们打开并分解这个小型且便携式的USB灯光设备时，我们会看到其内部由六颗白色的LED和六根电阻组成了一个简单的回路结构。使用此种类型的USB小型照明器具可以有效减少设计的复杂程度并且使产品看起来更为精致、漂亮，与真实的桌面光源相近似。实际上使用的电子线路是基于PNP三级晶体管S8550的驱动力原理构建而成。该元件的基础部分(即基部)被一组限制流量的电阻所连结至微处理器的IO端子;而它的顶点则接入电力供应系统中去;最后它底部的三个引脚分别以一种方式链接到了供电系统的负载上：其中两个为三级晶闸管的三条腿中的两只——它们都经过一系列的小型的发亮装置(也就是那些小的led)而最终又重新回到供能源头那里去了。一旦微芯片上的I/O接口输出了低于某值的数字信息的话，那么这就会使得那枚二级硅半导体开关开始工作起来进而让这些led也跟着一起闪烁起来了

图3-4LED照明电路3.4光照强度采集电路3.4.1光敏电阻概述被称为"光敏感电阻",或"photovaristors,"的光传输元件是通过使用一种特殊的半导体材料制成的特殊类型的导体。其特性在于它能够根据进入物体内部的光线的数量和质量来调整自身的电气性能;即如果受到充足且强烈的外部辐射源的影响，该设备就会降低自身的工作状态并使输出功率增加以达到更高的效率水平。这种现象的发生是因为外部能量输入导致了由外向内的物质流动过程中的变化所引起的REF_Ref27847\r\h[15]。光敏电阻的一个显著特征是其阻抗随周围光线的变动而波动。若外部照明增强，其阻力便会降低;反之亦然。这主要取决于制造该电阻的材质。本章节中提及的智能节能灯具的设计就充分运用了这个特质，借助它感知外界的光线强度。例如，如果外部光源充足如白昼，那么光敏电阻的阻力就会非常低，此时，传感器的信号处理系统会对此做出相应调整。相反地，若是夜间或者阴雨天气等光线微弱的环境下，光敏电阻的阻力会上升，然后把这些数据经由处理后传递到单片机的管理模块，进而开启灯光。3.4.2光敏电阻工作原理光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。原理：在黑暗环境里，光敏电阻的电阻值很高，通常大于1MQREF_Ref16779\w\h[12]。当光照射到时，只要光子的能量高于半导体材料的禁带宽度，价带中的电子就会吸收光子能量，并跃迁到导带中，同时在价带中会产生一个带正电荷的空穴。这种由光照起源的电子-空穴对增加了半导体材料中载流子的数量，从而降低了电阻率，使得光敏电阻的电阻值下降。光照越强，电阻值越低。当光照消失后，由光子激发产生的电子-空穴对将逐渐复合，光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值REF_Ref16877\w\h[13]。3.4.3光敏电阻的分类依据其特定的光学性质，我们可以把光敏电阻划归为三类：第一种是针对特定波长的紫外辐射有高灵敏度的设备;第二种类则是以硫化铅、碲化铅或其他元素如锑化铟制造出的能够感知到远距离物体发散出来的热能(即红外)的产品;第三类别包含了诸如硒、硫化镉及硒化镉之类的物质制作而成并被大量运用至军事装备中去监测目标的位置信息或者追踪敌方行动轨迹等等用途上。而对于那些需要处理人眼可视范围内的视觉信息的场景来说，我们通常会选择使用含有像硒、碲化镉或是砷化镓这些成分来构建出相应的感应元件产品——它们常常会被用作实现自动化操作的关键部件之一比如智能灯光管理模块或者是一些基于图像识别技术的安防监控设施中的核心组装部分。3.4.4光敏电阻的主要参数基本的光敏电阻属性包含了明亮和黑暗时的电阻值、光电性能、光谱特征、频域表现及热效应等。其工作原理是：在光敏电阻两端的金属电极之间加上电压，其中便有电流通过，若适度的波长范围内的光源对准光敏电阻，那么电流会随光强度的上升而增长，进而完成光电转化过程REF_Ref16998\w\h[6]。值得注意的是，这种器件并无固定的极性，仅作为一种电阻组件，可被应用于直流或者交流系统内。3.4.5ADC0832简介ADC0832是一个8位分辨率的A/D转换芯片，具有高达256的水平最大分辨率，适用于通用模拟量转换REF_Ref17122\w\h[4]。它可实现最高256级分辨率，在0~5V的模拟电压范围内操作，转换速度为32μS，具备双数据输出功能以验证数据，同时具备快速转换和稳定性。独立的芯片使能输入方便连接多个器件和处理器控制。可通过DI数据输入端轻松选择通道功能。作为单通道模拟信号输入时ADC0832的输入电压是0~5V且8位分辨率时的电压精度为19.53mVREF_Ref17230\w\h[19]。若使用IN+和IN-输入，可扩大电压范围以提升转换幅度，但需注意IN-电压大于IN+时，转换数据结果一直为00H。3.4.6光照强度采集电路此设计方案中包含了一个能够自我调整亮度的台灯设备，这意味着必须从周围的环境中获取光线强度信息以实现对灯光亮的调控。为此，我们选用了光敏电阻作为光线强度的测量工具。然而，因为它只能捕捉到光线的模拟数据，故而我们选择利用ADC0832将其转化为数值形式的数据，再通过单片机进行进一步的操作。如上图所示(图3-5)是该部分的设计流程。图3-5光照强度采集电路3.5人体红外检测模块3.5.1热释电红外传感器的原理红外线热释电(PIR)传感器是一种高敏感度探测器件，它诞生于上世纪80年代，可以感应人体发出的红外线，并将其转化为电信号输出。这种传感器广泛应用于入侵报警系统和各类自动化节能设备中。它可以无需直接接触物体，检测人体辐射的红外线能量变化，并将其转换成电压信号输出。通过放大处理，该电压信号可用于操控不同的控制电路。本设计所用的热释电红外线传感器就采用这种双探测元的结构REF_Ref17337\w\h[10]。两种类型的设备——热释电红外探测仪与热电偶都利用了相同的基本概念：即热电效用理论来实现对辐射热的测量。然而，它们之间存在显著差异在于其结构及组分方面。前者使用具有高度导出性的铁-钛酸盐合金(PbTe)制成的材料作为核心部件;后者的主要成分是锑酸镧(La2O3),同时还包括其他一些元素如镓、锡等等。此外，两者均未采用类似于过滤装置的设计以减少外部环境的影响因素。相比之下，由于它们的特性相似且相反，因此可以有效地抵消彼此产生的误差影响从而提高准确度。这使得他们能更精确地区别不同的热量来源并对之作出反应。在实施阻抗转变的过程中，我们利用了热释电红外探测器的构造中的场效应晶体管。因为热电单元产生的信号是电子的数量信息，所以不能直接应用，必须通过电阻将其转化为电压信号。为了达到这个目的，我们在其中加入了一种N型沟槽结式场效晶体管，并使其以共漏方式接入，也就是用源跟技术实现了阻抗转变。该电阻的阻抗高达104MΩ。热释电红外传感器主要由检测元件、干涉过滤膜以及场效应管放大器三个部分组成。在设计阶段，我们需要用高温电子材料制作出厚度适中的薄片，并在其两端覆盖上金属电极。接着，通过施加电压使之极化，从而构建了热释电探测元件。3.5.2热释电红外传感器的原理特性热释电红外线传感器的核心构件是一种高热电系数的材料制成尺寸为2x的探测元件REF_Ref17416\w\h[14]。每一个传感器均配备了一个或者两个这样的检测单元，并且这些单元是反向连接在一起的，以此来抵消由于自身温度上升而引发的干扰。一旦接收到红外光线的照射，这个检测单元就会产生一种微小的电压反应，接着经过其内置的场效应晶体管放大处理之后再将其输出来。人类释放出的远端射频能量以约占总量的5%位于8~6μm之间;然而，检测设备对4到30微米的光谱段有着稳定且可预测的高响应率和低噪声水平。其上安装了过滤装置来减少非目标物体的干扰：这个窗户由一种能够捕捉从7至10μm的人体发射频率、并且能有效阻挡其它类型RF源(如太阳)产生的反向传播效应的材料制成。所以这款IR摄像头是专为人造生物发出来的热量设计的。一旦人或动物走进监测区内，他们的身体散发出去的温度就会通过一部分表面聚集起来并在Thermoelecric组件中产生反应——因为这两个部件所感受到的是不同的热度不能互相平衡掉，最后经数据加工得到出一串电子脉冲信息作为结果反馈出来。3.5.3HC-SR501模块相关介绍本设计选用HC-SR501小型人体红外感应模块，该模块是基于红外线技术的自动控制模块，其配备的是来自德国的高品质LHI778红外传感器，具备出色的敏感性和稳定性能REF_Ref17504\w\h[5]。这个模组采取了极低电压的工作方式，被广泛用于各类自发式感知设备，尤其适合那些以干电池为能源的自动化控制产品。参考图3-6可知，这是该模组的具体外观照片。

3-6HC-SR501实物图（1）使用范围1、安全防护产品2、人体感应灯具3、人体感应玩具4、工业自动化控制等（2）电气参数表3.2电气参数3.5.4人体红外检测电路如图3-7展示的那样，我们能观察到的是关于液晶模块的电气接线布局。这个模块仅有三个可用的插孔，分别是第一、三号插孔负责为模块提供电源(VCC)与地线(GND)，第三个插孔则是通过单片机IO口P22来供电的。一旦有人靠近并触及了此模块，那么这根针脚就会产生一个高电压信号，反之则是一个低电压信号。

图3-7人体红外检测电路3.6蓝牙模块电路3.6.1蓝牙技术简介蓝牙技术是一种广泛应用于无线通信领域的短距离无线通信技术。它以其高效、低成本、低功耗和易于实现的特点，在移动设备、家电、医疗设备、工业自动化等领域得到了广泛应用REF_Ref17775\w\h[18]。本文将简要介绍蓝牙技术的基本概念、特点、应用场景以及发展趋势蓝牙技术在全球通用的2.4GHzISM频段上运行，数据传输速率为1Mbps。蓝牙技术特点：全球通用：蓝牙技术采用全球统一的技术标准，很好地解决了产品兼容问题，而且蓝牙技术的复杂程度相对较低REF_Ref17870\w\h[21]。低功耗：蓝牙技术采用低功耗设计，可以在保证通信质量的同时，延长设备的续航时间。（3）短距离通信：蓝牙技术的通信距离通常在10米左右，适用于近距离的无线通信需求。（4）易于实现：蓝牙技术已经实现了硬件和软件的高度集成，使得开发者可以轻松地将其应用于各类设备中。（5）高度安全性：蓝牙技术提供了多种安全机制，如加密、认证等，确保数据传输的安全性。3.6.2蓝牙模块HC-06介绍HC-06蓝牙模块是专为智能无线数据传输而打造的蓝牙模块，并且遵循V2.0+EDR蓝牙协议。该模块支持UART接口，并具备低成本、小体积、低功耗和高灵敏度等优势，只需搭配少量外部元件即可发挥其强大功能REF_Ref17948\w\h[3]。特点：（1）频率：2.4GHzISMband（2）调制方式：GFSK（3）发射功率等级：class2（4）灵敏度：三-80dBm（5）通信速率：2Mbps（6）供电电源：3.3V，带底板的可以为3.3-6.5V之间（7）工作温度：-20~+55℃应用领域：该模块主要用于短距离的数据无线传输领域。可以方便的和PC机的蓝牙设备相连，也可以两个模块之间的数据互通，无需使用复杂的线缆连接，可以直接替代串口线REF_Ref18017\w\h[7]。1.智能家居设备的无线通信和控制；2.机器人和小车的无线通信和控制；3.实现设备间的无线通信和数据传输；4.健康医疗：3.6.3蓝牙模块电路图蓝牙模块的原理图如图3-8所示，将蓝牙模块通过底板引出后，只保留了四个引脚，即可实现与单片机的串口数据传输功能。vcc和gnd负责为蓝牙模块供电，而txd的引脚则是蓝牙模块的数据输出端口，与单片机的串口接收端口p30相连。另外，rxd的引脚则是蓝牙模块的数据接收端口，与单片机的串口发送端口p31相连。图3-8蓝牙模块电路3.7按键输入模块在系统的监控软件开发中，主要的人机互动工具——键盘不仅需要实现基本的功能如键盘扫描及获取现行输入信息，还需处理可能出现的错误操作或控制失灵的问题。对于单片机的使用来说，最常见的两种类型就是独立键盘和矩阵键盘，两者各具特色。独立键盘因其简单的硬件结构和相对简易的编程方式，常常被用作低要求的硬件环境中的选择;然而，相较于独立键盘，矩阵键盘在端口利用率、减少“毛刺”等方面的表现要更好些，所以更适合用于多个按钮的场景。此外，矩阵键盘可以防止“毛刺”产生的影响。为了应对这一挑战，一种常见的方法便是采用延迟反复扫描技术。这种技术的核心思想在于：因为“毛刺”信号一般只存在数毫秒左右，但用户实际按压键盘的时间往往远超此值，故而在发现触发事件之后，会等待一段固定时长后再去确认电平的状态，若仍维持初始状态，就视为有效的输入，反之则是无效的。在这个设计中,我们只使用了3个按键,它们分别是"模式切换按键"、"亮度减少按键"和"亮度增加按键"。为了实现这个功能,我们选择了独立键盘的设计方式。按键的连接图如图3-9所示。图3-9按键电路第4章单片机程序设计4.1程序语言及开发环境作为一种通用且流程化的电脑编码工具，C语言具备了如结构式规划、词语定义的作用范围及回溯能力等多种特性;同时它的构建也保证了一个较低级的访问权利控制机制，并且强制性的需要由使用者来处理所有关于记忆体管理的复杂问题。该种代码起初是在基于B型语言的基础之上被美国的贝尔研究所DennisM.Ritchie所创建出的一种新的软件产品，并在公元一九七二年的时分第一次向公众展示出来。这种技术最开始是为了对UNIX的运行环境及其相关实施方案提供详细说明与执行服务，然而如今却已经被用于众多不同的项目和服务的设计当中去了。美国的KeilSoftwareCompany所推出的产品——KeilC51是一项专为与之匹配的51系类微控制器的c语言程序设计平台。相比起传统的汇编代码，其以更加简洁的功能构造方式及更好的阅读理解能力而著称;同时由于它的灵活度更高且更容易被修改或更新，使得人们对其有更多的偏爱并愿意去尝试掌握这项技术。该产品的核心组件包含了诸如ccompiler、macroassembler、linker、librarymanagement和高性能模拟测试设备等等一系列元素，它们都由集成的应用界面来协同工作。此种软体可在WIN98、NT、Win2000、WinXP等多种版本中执行无阻碍地运作。无论你是选择用clanguage写你的程式或是只单纯的使用assemblingcode，keil无疑是最佳的选择之一。因为除了提供了便捷高效的工作台外还具备着强力的softwaresimulationanddebuggingtools，这能让你轻松完成任务的同时也节省了不少时间成本。4.2程序流程图设计4.2.1总体程序流程图设计参照图4-1，该系统软件过程遵循以下步骤：首要任务是对微型计算机计时器及串行接口的功能进行初始设定。接着，确认按钮1是否有被触碰的情况，如确实如此，那么就转换成操控方式，也就是从手动转变至自动或反之亦然。接下来的环节中，依据目前正在运行的状态来实施对应的行为动作。假设现在处于自动状态，首先要判断过去一分钟里有没有人的出现。若有的话，则通过读取ADC0832的数据，进而计算出当前空间环境的光照强度，然后根据不同的光照强度大小使得光线更弱的时候，灯光会变得更加明亮REF_Ref17504\w\h[5]。假如没有发现任何人类活动，那幺便立即停止使用灯光。而当处在手动模式时，需要对按钮2与按钮3进行逐个测试。如果按键2被按下，则降低台灯亮度；如果按键3被按下，则增加台灯亮度。最后，通过蓝牙模块与手机进行数据传输，实现手机蓝牙功能的控制，并将台灯的状态信息上传到手机进行显示。

开始开始定时器初始化定时器初始化串口初始化串口初始化是是按键1按下？按键1按下？否结束控制否结束控制是是自动模式自动模式否否是是最近半分钟检测到有人？是是最近半分钟检测到有人？按键2按下？按键2按下？否否检测环境亮度降低亮度否否检测环境亮度降低亮度是调节台灯亮度熄灭台灯按键3按下？是调节台灯亮度熄灭台灯按键3按下？否增加亮度否增加亮度传输蓝牙数据传输蓝牙数据结束结束图4-1主函数流程图

4.2.2模数转换程序设计在进行ADC0832芯片的数据采集之前，单片机需要向ADC芯片发送一个起始信号。由于ADC0832具有两个AD转换通道，因此还需要发送一个通道选择信号，以确定要进行转换的通道。然后进行数据采集，并从ADC芯片获取两个字节的数据。第一个字节是正向传输的数据，第二个字节是反向传输的数据。进行两次传输是为了校验这两个字节的数据，以判断是否有传输错误。最后，将读取到的AD结果返回给主函数。4.2.3PWM调光程序设计脉冲宽度调制(PWM)是一项用于调节光线的技术。其原理是设定一个固定的时间周期，本设计中设置为10毫秒。为了避免台灯出现明暗闪烁，周期时间不可过长。然后在这个周期内，通过确定不同的高低电平比例来控制台灯的亮度。下面给出一个示例流程：假设N的值为3，则台灯将在3毫秒点亮，接着在7毫秒熄灭，再次点亮3毫秒，然后再熄灭7毫秒，如此循环。由此可见，亮与熄灭时间的比例为3:7.当亮的时间所占比例越大时，台灯就会变得更加明亮。4.2.4按键程序设计首先需进行按键检测，若未被按下，则需重新扫描和判断。当按键被触发时，应采取适当的延迟操作，以消除抖动现象，确保无干扰。接下来等待按键释放，并根据不同按键实现各自功能，调用预先编写的按键程序区域来执行相应操作。第5章设计和实现手机蓝牙应用系统5.1应用开发环境此次我们采用了一个名叫E4A(易安卓)的中文安卓程序设计工具来构建我们的手机蓝牙应用开发环境。该工具允许我们在其平台上方便地访问并控制手机中的传感器及蓝牙组件。E4A是一款完全以中文呈现的安卓程序设计的语言，它是在2013年06月01日首次发布的。这个工具的目标用户包括了各类的企业、网站管理员、开发人员、互联网服务商以及其他需要利用安卓系统创建APP的移动设备制造商等等。这款编程语言的设计理念十分契合中国人的编程思路，这使中国人能快速掌握操作方法。预估E4A将会变成全世界第一个具备丰富功能并且容易使用的全部中文AndroidAPP开发语言。E4A，又称作易安卓，是一个以谷歌Simple语言为基础的软件开发平台，主要目标是让用户能简单地构建出android应用。它的基本语法和易语言的基本语法非常接近，因此对于熟悉易语言的人来说，学习并掌握E4A并不困难。E4A提供了一个视觉化的开发界面，同时还具有优秀的智能语法建议能力。它允许我们用纯粹的中文字符来编写代码，这使得操作更具亲近感，而且不会因记忆英语关键字而产生困扰。此外，E4A已内置了Android1.5SDK开发套件。（l）新建工程首先，打开E4A软件，并进入主界面。在那里，你会看到一个新建工程的面板。在这个面板上，你需要输入一个英文包名和应用名称。当项目信息输入完毕时，该项工作会被立即保存至位于E4A软件设置路径的projects文件夹内。若您完成了项目的构建，所产生的APK文件也会和原始的项目数据存放在同一位置。此外，你可以使用鼠标的右键快捷方式迅速启动新E4A项目的设计过程。图5-1E4A新建工程界面（2）可视化界面设计E4A的设计接口具有独特的风格，它是通过以行为主、列为辅的方法布局部件。当构建界面的时候，系统将会自动使部件与网格保持一致。值得注意的是，在插入部件的过程中，同一线上的部件高度应保持一致，且不可出现堆叠现象，这可能引发解析出错的风险。

图5-2正确的界面设计图5-3错误的界面设计（3）代码的输入E4A具有与易语言相似的功能——智能语法输入建议，这意味着用户无需因输入中文字符而耗费额外的时间。只需键入关键字词的首个字母缩略形式，即可立刻获取相关语法信息。同时，若鼠标移至关键字或者指令之上，系统将会主动展示相关的语法说明区域。图5-4代码输入提示（4）调试运行经过编译生成APK文件后，我们可以选择将其安装到安卓模拟器进行调试，或者安装到真实手机上进行调试。5.2手机蓝牙应用开发5.2.1设计应用概述本设计所使用的是E4A中文编程软件进行编辑和设计的蓝牙应用程序。在设计界面功能时，首先需要将所需的控制模块添加到相应的界面中。主要分为三个部分，包括：①与蓝牙连接相关的功能、②对台灯进行控制的功能、③获取台灯状态的功能。5.2.2蓝牙连接相关的功能在进行台灯的控制和状态读取之前，需要先建立蓝牙设备的连接。通过将手机APP和单片机蓝牙模块连接起来，我们可以进行相应的控制操作。蓝牙连接的过程包括搜索可用的蓝牙设备以及连接或断开蓝牙设备。图5-5蓝牙搜索连接界面一旦用户点击搜索设备按钮，系统将自动检查周围所有能够连接的蓝牙设备，并把它们的设备地址标记在列表框里。如果发现目标设备，用户可以选择点击该设备名称来进行蓝牙连接，并且连接结果将会实时显示在状态标签上。5.2.3台灯控制相关的功能手机端蓝牙控制主要是对台灯的运行模式以及亮度进行控制。总共包括三个控制按键，分别是亮度减、亮度加、自动模式。当点击亮度减或亮度加时，台灯会切换到手动模式，当点击自动模式按键后，台灯又会回到自动模式运行。

图5-7台灯控制相关的界面设计第6章硬件组装与调试6.1元器件的选择与测量本次设计使用的元器件包括：STC89C51单片机、晶振、电阻、电容、按键、开关、电源座、三极管、发光二极管、AD芯片、红外热释传感器以及蓝牙模块等。在开始对这些组件实施焊接前，我们必须深入研究相关文献以掌握每种部件的具体属性，从而确保正确的操作流程。这类设备的规格可以在电子零件市场中轻易寻得。在执行焊接任务时，需特别注意各部件的正负极性、电阻与电容量大小及芯片插孔排序等问题。一般而言，可通过颜色环或使用万用表精确测定电阻值;而电容和晶振等部分则会在其自身标注出尺寸;关于某些特殊部件的正负极性问题，可参考相应文档予以确认。6.2元件的焊接与组装电路的组装常常有两种方式，一种是焊接，另一种是使用插接面包板。无论采用哪种方法，都需要注意以下几个方面。(1)为了确保使用的元器件都是合格的，在组装前应进行全面测试以验证其性能。(2)为了确保焊接和布线的正确进行，必须保持所有集成电路的组装方向一致。(3)在分立元件时，应准确识别元件的正反极性，并将标记放在易于观察的位置，便于后续的检查和调试工作。对于具有正负极性的元件（例如电解电容器、晶体二极管等），在组装过程中特别要注意极性，否则可能导致实验失败。(4)为了方便焊接和检查电路，可以选择不同颜色的导线来表示它们的不同功能。通常情况下，我们习惯红色导线代表正极，蓝色导线代表负极，黑色导线代表地线，黄色导线代表信号线等。当然，也可以只使用一种颜色的导线。(5)在实际焊接过程中，应尽量保持连线布局简洁且便利。如果需要连接到集成电路芯片，应从其周围进行连线。同时，应尽量避免连线相互交叉重叠，并避免从电路元器件的上方进行连线。(6)为保证电子设备运行无误并顺利测试，所有的接地点应被连结成单一基准点。除了能保持线路整洁且易于操作外，合理的设计也能提升其稳定性和可信赖度，同时方便了检测、调整与问题解决。若预先绘制一张安装蓝图，则会大大提高效率，使得整个过程更加迅速而有效率。6.3电路的调试调试过程是针对系统的优化、改良及检测阶段。其主要目的是通过对已构建好的电路进行测验来评估其性能与运行状况。在此基础上，我们需要根据结果对其中的部分参数做出相应的修改，以便达到预设的设计目标。为了保证调试工作的顺利推进，我们在开始前需明确各项测试任务、操作流程、调试手段以及所需要的设备等等，这样才能做到胸中有数，从而保障调试活动的成功实施。6.3.1调试方法两条主要的调整策略被采用。首先，我们采取一边组装一边测试的方法。我们将复杂的电子线路划分为各个部分并依次安装与检测，接着逐渐扩展测试区域直至全部完工。这通常用于新设计中的电路。其次，我们在所有元件连接完毕后再一次对整套设备进行全面检查。此方式适合于简单的且系统的电路调试。6.3.2调试步骤（1）通电前检查当焊接作业完毕之后，切勿立即开启电源，首先需要对线路连接情况做全面审查，这包含了有误的链接(如只在一侧正确的两段或一段是错的)、遗漏的线缆、过多的线缆以及潜在的短路问题(特别是在小间距下，例如引脚到焊点的距离)。另外，也要确保每一个元件使用的接口都符合图纸要求。在核查线路的过程中，建议利用指针式的万用表设置为Ω×1档位或是选择数字万用表的Ω档蜂鸣模式进行检测。并且尽可能地直接测试元器件的引脚，如此一来能够一同找出触碰不良的情况。（2）通电观察在插入电源前，需确认所有线路设置正确且没有遗漏(首先切断电源按钮，然后完成电源线的连结再开启电源按钮)。一旦启动了电源，不能立刻开始对设备的功能进行检测，相反，我们需要细心地检查整套系统中有没有任何异样情况发生，例如零部件过热、损坏，或者有漏电、短路或是断路等问题。若是在测试过程当中发现了系统的异常，必须马上停止供电并解决掉问题之后再次进行试验。另外，也得按照规定来测定每个零部件接口处的电流值，而不是只看整体的电源电流，以便保证各个零部件都能顺利运行。（3）单元电路调试当对单个元件组进行测试的时候，我们需要清楚地了解这一步骤具体的要求是什么。为使测试过程顺畅无阻，我们可以根据电路设计中的信号流动路径来安排测试的步骤。首先逐一测试每个部件，然后把其输出的信息作为下一个环节的输入数据，这样能有效保障整体设备的检测更为流畅且易于操作。单元测试分为静态调试和动态调试两种方式。对于无外界刺激下的电子设备各部分节点电压测量，尤其是对有源组件的静态操作点检测是静态调整的主要任务。此过程有助于尽早识别已受损或者接近故障的零部件。至于动态调节则依赖于上游输出的信息或是自身产生的数据以评估单个模块的各项性能是否满足预设标准，涵盖了如信号强度、波型形态、相对位置、增益与频率等等因素。对于信号产生电路，一般只需要关注动态指标。通过对静态和动态测试结果与设计指标的对比分析，我们能够对电路和参数进行适当的调整。在调试阶段，应该详尽地记录相关信息。（4）整机联调当每个子系统都经过测试且无误时，我们无法确保其构成的大型系统的功能必定优良。所以，有必要执行全面的电路检测。此项任务的核心目标是评估和量测动态特性，并将所得数据与预设标准一一比较，发现问题并提供解决策略，接着调整整个电路及相关参数直至满足全部设计的性能需求。

第7章总结经过超过三个月的努力，我已经成功完成了本次毕业设计的任务——基于单片机的智能台灯。虽然这项任务并非独一无二，但在执行的过程中，我积累了许多关于系统构建和设计的宝贵经验，这对我的成长有着极大的益处。从构思到验证，再到制造电路板、编写代码直至最后的顺利测试，我都全程参与并完成了一整套系统的建设。对于这样的实践机遇，我是极为珍视的。实践与理论相结合，展现了大学生的实际操作能力。借助对资源的检索及收集相关的研究文件，我们的自学能力和操作技能得到了提升。由被动的接收信息转变成主动地寻找答案，这标志着我们在学习策略上的重大进步。传统的教学方式可能会让我们仅仅掌握大量课本内容，然而经过这次毕业设计的经历，我们懂得了怎样把所学的理论应用到实际行动中去，也明白了如何更有效地解决实操与理论结合的问题，找准关键点，战胜挑战，并能灵活利用已有的知识。在这个项目中，我能够有效地整合多学科如单片机原理、C语言编程、模拟电子学与数字电子学的关键知识点并将其运用至实践当中。经过深度研究及实施，我对于这些重要概念有更为深刻的认识。同时，我也熟练于自系统的需要开始，直至提出解决方案，分割出功能模块，完成原理图的设计与描绘，制造PCB版，编写软件代码，最后是软硬设备的测试等一系列步骤，这使我有丰富的工作经验。虽然这个项目的目标较为简易，但是其涵盖了许多关于单片机的基本内容，从而增强了我在这方面技能的发展。这次设计为我将理论能力转化为实践能力提供了绝佳机会，因为尽管单片机的功能日益强大，但其基本原理却保持相对稳定不变。

经过此次毕业项目的体验，我深感理解专业技能的重要性和体会到了理论与实际操作之间的紧密联系。同时，我也对自己四年的学业做了全面的评估。虽然在这个项目里，我在应用和连接知识方面还存在一些不足之处，但我会继续在我的职业生涯和学习过程中持续奋斗，不断地自我改进。这个为期三个月的项目是对于我之前所学知识的一次系统的提高和扩展，将来我会更深入地加强理论根基，增强实操技巧，以便能在工作中及学习上获得更多的突破。在设计过程中,由于时间紧迫,难免存在一些不足之处。但是在未来的工作中,我将严格要求自己追求卓越。重新审视这个设计,我可以进一步扩展其功能,例如添加靠近桌面提醒防护功能、显示温湿度等,以提升设计的智能化水平。参考文献李晓帅,郝润生,杨海祺,等.基于单片机控制的智能螺旋丸设计[J].数字技术与应用,2020,38(07):10-12.张利.近视眼的眼健康管理[J].中国眼镜科技杂志,2019,(03):108-109.王烈进,王游司,陈洪燕,等.基于51单片机的智能手环蓝牙模块设计[J].电脑知识与技术,2018,14(23):260-261.梁书博,尹丽红,何佳宝.基于单片机的农业鱼池中水的温度和pH值检测系统[J].农民致富之友,2018,(15):144.邓宇.基于单片机的智能台灯设计[J].电子制作,2018,(12):9-10+18.王凌波.基于光敏电阻特性的光控灯实验平台设计[J].兰州石化职业技术学院学报,2015,15(04):23-25.秦凤梅.基于蓝牙技术的手机数据查询系统研究与设计[J].数字技术与应用,2015,(07):152.夏洋,龚毅,周强,等.道路障碍非接触式动态测试与车辆通行能力判断方法研究[J].北京汽车,2015,(01):31-33.王方.光学雷达用大功率LED脉冲准直光源设计[D].西安理工大学,2014.季晨雪,郑小倩.基于单片机的安全报警器设计[J].山西电子技术,2014,(01):41-42+47.车微.分析DSP的发展及其在通信工程中的应用[J].才智,2013,(23):250.陆建敏.光敏传感器的应用——声光控开关电路[J].企业科技与发展,2012,(18):36-39.黄珍,方瑞华,葛如海.电子防眩目后视镜原理[J].重庆交通大学学报(自然科学版),2012,31(02):318-320+334.吕璠.热释电红外报警器的设计[D].河北工业大学,2011.杨镇宇.基于机器视觉和SVM的花椒外观品质检测技术研究[D].西南大学,2010.罗海滨.白光LED用Ba_2Si_3O_8：Eu~（2+）绿色荧光粉制备及其表征[D].浙江大学,2010.徐文燕.上海市中小学生近视眼危险因素评估及干预对策探讨[D].复旦大学,2009.崔玉珩.蓝牙技术在汽车电子半实物仿真系统中的应用[D].大连理工大学,2008.张豪.基于单片机的模糊控制在节水灌溉控制系统中的实现[D].江南大学,2007.胡湘韩.关于黑龙江省发展可再生能源农业的建议[J].决策咨询通讯,2004,(06):77-78.纪明宇.通用蓝牙模块的研究与开发[D].哈尔滨工程大学,2004.徐志国.电力节能降耗技术的研究[D].东南大学，2007.

附录主程序代码：#include<reg52.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar //以后unsignedchar就可以用uchar代替#defineuintunsignedint //以后unsignedint就可以用uint代替sbitLED=P1^0; //模式指示灯，亮是自动模式，灭是手动模式sbitLamp=P1^4; //台灯控制引脚sbitKey1=P1^1; //按键1，模式切换按键sbitKey2=P1^2; //按键2，亮度减少按键sbitKey3=P1^3; //按键3，亮度增加按键sbitADC_CS=P2^3; //ADC0832的CS引脚sbitADC_CLK=P2^0; //ADC0832的CLK引脚sbitADC_DAT=P2^1; //ADC0832的DI/DO引脚sbitModule=P2^2; //人体红外检测模块uchargCount=0; //全局计数变量uchargIndex; //亮度变量，0是最暗，9是最亮，一共10档uintgTime=0; //计时变量，用于计时多久没检测到有人/*********************************************************///毫秒级的延时函数，time是要延时的毫秒数/*********************************************************/voidDelayMs(uinttime){ uinti,j; for(i=0;i<time;i++) for(j=0;j<112;j++);}/*********************************************************///ADC0832的时钟脉冲/*********************************************************/voidWavePlus(){ _nop_(); ADC_CLK=1; _nop_(); ADC_CLK=0;}/*********************************************************///获取指定通道的A/D转换结果/*********************************************************/ucharGet_ADC0832(){ uchari; uchardat1=0; uchardat2=0; ADC_CLK=0; //电平初始化 ADC_DAT=1; _nop_(); ADC_CS=0; WavePlus(); //起始信号 ADC_DAT=1; WavePlus(); //通道选择的第一位 ADC_DAT=0; WavePlus(); //通道选择的第二位 ADC_DAT=1; for(i=0;i<8;i++) //第一次读取 { dat1<<=1; WavePlus(); if(ADC_DAT) dat1=dat1|0x01; else dat1=dat1|0x00; } for(i=0;i<8;i++) //第二次读取 { dat2>>=1; if(ADC_DAT) dat2=dat2|0x80; else dat2=dat2|0x00; WavePlus(); } _nop_(); //结束此次传输 ADC_DAT=1; ADC_CLK=1; ADC_CS=1; if(dat1==dat2) //返回采集结果 returndat1; else return0;}/*********************************************************///定时器初始化/*********************************************************/voidTimerInit(){ TMOD=0x21; //使用定时器 SCON=0x50; //配置串口寄存器 TH0=252; //给定时器0的TH0装初值 TL0=24; //给定时器0的TL0装初值 TH1=0xfd; //计算波特率的值为9600 TL1=0xfd; //计算波特率的值为9600 ET0=1; //打开定时器0中断 ES=1; //打开串口中断 EA=1; //打开总中断 TR0 =1; //启动定时器0 TR1=1; //启动定时器1}/*********************************************************///串口发送数据函数/*********************************************************/voidUartSendData(uchardat){ SBUF=dat; while(!TI); TI=0;} /*********************************************************///发送数据到蓝牙模块/*********************************************************/voidSendBlueTooth(){ UartSendData(gIndex+48); //发送当前亮度 UartSendData('/'); if(LED==0) //发送控制模式 UartSendData('0'); else UartSendData('1');}/*********************************************************///手动控制/*********************************************************/voidManualControl(){ //亮度减少 if(Key2==0) //如果按键2被按下去 { if(gIndex>0) //只要当前亮度不为最低才能减少亮度 { gIndex--; //亮度降低一档 DelayMs(300); //延时0.3秒 } } //亮度增加 if(Key3==0)