测控技术与仪器毕业-基于51单片机的智能台灯设计(完整版)资料

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测控技术与仪器毕业--基于51单片机的智能台灯设计（完整版）资料(可以直接使用，可编辑优秀版资料，欢迎下载）本科生毕业设计（论文）论文题目：基于51单片机的智能台灯设计摘要生活会在慢慢改变，智能化也在渐渐普及。智能化的灵域已经涵盖了人们生活的各个领域，包括了日常的生活、学习，我们也习惯了智能化产品给我们带来的便利。在电子产品中，智能化是它的最终方向，也是人们不断在这领域前进的意义。众所周知，智能化的产品是占据着越来越大的地位。智能家电就是一个最简单而最实际的例子。在这个时代，各个销售平台上都充斥着各式各样的智能产品，智能化家电也走进了千家万户。在大部分的智能家电中都有着相同的特性。它们都有着一个“心脏”，那就是靠单片机成为这个智能产品的控制中心。靠单片机来实现的智能家电有着很多的优点，与普通电器比较，其会便利很多，也更有保障，功能也会比普通家电多，还有最主要的就是节电，有良好的质量。智能化的台灯它的基本结构针是用来针对感应身体的红外线号的热释电传感器，为了实现对台灯控制的目标，其所有用以信号处理的电路是BISS0001（一款具有较高性能的传感器信号处理集成电路），将处理的职能交给中央处理器，这样做的目的就是用来实现方便的去控制。每当存在人在其旁边时，而且周边环境不怎么亮时，自动的，台灯会自己亮起来，这样使打开开关就显得特别方便；而有些学生会有没有良好坐姿的习惯，当这些学生在学习单子如果靠台灯或桌子过于靠近时，智能台灯就会发出警报，这样可以减少近视，也可以使学生有良好的学习习惯；当感到疲倦了，想趴着休息会，这时台灯他就会自己关掉；当然在没有人时，台灯也会自己关掉，不会浪费掉资源。关键词：传感器；智能化；单片机；台灯ABSTRACTLifewillslowlychange,intelligenceisalsogainingpopularity.Intelligentspiritualdomainhascoveredallareasoflife,includingdailylife,learning,wehavegotusedtotheintelligentproductstoourconvenience.Inelectronicproductsandintelligentisitsultimatedirectionisthesignificanceinthisareapeopleareconstantlymovingforward.Asweallknow,intelligentproductsoccupyanincreasinglyimportantposition.Smartappliancesisoneoftheeasiestandmostpracticalexamples.Inthisera,varioussalesplatformsarefilledwithawiderangeofintelligentproducts,intelligentappliancesarealsointothehousehold.Inmostsmartappliancesallhavethesamecharacteristics.Theyallhavea"heart",thatistobecomethecontrolcenterbySCMsmartproducts.Smartappliancesbythemicrocontrollertoachievehasmanyadvantagescomparedwithconventionalappliances,itwillbealotofconvenience,butalsomoresecure,willfeaturemorethanordinaryhouseholdappliances,aswellasthemostimportantisenergy-saving,goodquality.Intelligentlampitsbasicstructureisusedfortheinductionneedlebodypyroelectricinfraredsensornumber,inordertoachievethetargetlampcontrol,allofwhichisusedforsignalprocessingcircuitBISS0001(havingahigherperformancesensorsignalprocessingintegratedcircuits),thefunctionsoftheprocessingtothecentralprocessor,purposeofdoingsoisusedforeasytocontrol.Wheneverthepresenceofpeopleintheirnext,andwhenthesurroundingenvironmentisnotverybright,automatic,lampslightupontheirown,sothatitisparticularlyeasytoturnontheswitch;andsomestudentshavenogoodposturehabitswhenthesestudentsinlearningIfyourelyonthelistortablelamptooclose,intelligentlampwillsoundthealarm,thusreducingmyopia,canalsogivestudentsgoodstudyhabits;whentired,wanttotakeabreaktummy,thenhewillhavetheirowntablelampswitchoff;ofcourse,whennoone,himselflampwillturnoff,notwastedresources.Keywords：sensor；Intelligent；singlechip；Tablelamp目录TOC\o"1-3"\h\u13786摘要 231155Abstract 3第1章3805绪论 573441.1智能台灯系统概述 5319891.2毕业设计内容 610716 614645 72929第2章系统主要器件介绍 832242.1主控芯片介绍 830588 1110739 11160222.2BISS0001 11113332.3ADC0809的引脚及功能 124448 131219 1431474 1515892第3章系统组成及电路设计 16326593.1系统组成部分 162686 16168043.2电路设计部分 1727263 178248 1923713 21855第4章传感器部分 22238924.1热释电红外传感器的原理特性 22325554.2光敏电阻 2231662 2219391 2319664.3测距传感器 236320第5章软件程序 25316635.1主程序流程图 2590435.2计时流程图 26170105.3ADC0809函数流程图 27192335.4显示函数流程图 2818017结论 2932359致谢 3023544参考文献 3127015附录 32绪论1.1智能台灯系统概述科学技术在不停的进步，种类繁多的科技产品和家电慢慢地进入人们的生活，从而使得大家的工作效得到了巨大的提高，也使大家会更加的舒心，随着科技的进步，电器会越来越先进，会越来越加大大家的方便。伴随着理论和科技领域的深入研究，将会有更加智能的家电出现，如果将单片机与这些智能理念相互结合，可以想象得到将会不断提升如今的家电功能和品质，还会出现新的更加智能便捷的家电。单片机这个中央处理器作为家电智能化心脏，使得家电智能化更加充满可能和便利，而伴随着人们生活过的越来越现代文明，人们也会追求更加高的生活品质，台灯，就会随着时代的浪潮向智能化的道路前进。台灯作为一个用来提供照明的家电，可以分为两种。有的是放在客厅地上的或是书桌上的。所以这种是立着的。还有一种是人在沙发或是床上使用的，所以这种事夹在旁边的。台灯的工作原理是将光线聚集在一片范围上。如今，商店里卖的台灯五花八门，各式各样，大部分台灯的供电方式都是用220伏的交流电源。开关上主要有着2种，一种是手动的，另一种是声光感应式的。而此些类型台灯有着很多的缺点。首先，这些台灯使用的的是不安全的电压，会给使用者带来一定的隐患。然后，频闪效应这个问题对于日关灯来说是个巨大的缺点，会危害人的健康。接着，此些类型台灯不节约资源，用电量很大，一般使用使用的日光灯都是在几瓦到几十瓦区间中。最后，那就是太麻烦，手动的开关不方便，而且人们容易忘记去把灯关掉，既浪费资源又会容易降低灯的使用寿命。就如今情况而言，在各大商店里，使用正五伏的直流电源供电的一款智能台灯很罕见，这种台灯首先它很安全，而且质量和品质也更好，对环境还没有影响。对于个人来说也有着很大的优点，它能够，矫正用户的不良坐姿，大大地保护了人的眼睛，减少近视。还有让人们更加便利，让人们从手动开关中解脱出来，黑夜中不用去寻找开关。这种智能台灯会有2种模式，一种为手动模式，另一种是自动模式。首先是手动模式，在手动的模式下，灯光的亮度不会自己改变，需要靠手动人为的按键去改变。此台灯要有个针对工作学习的调节模块，那就是可以手动地设计个计时，当计时的时间到了时，台灯就会发出声音，已提醒用户注意休息和和里安排时间任务，当用户按下键或用手往红外测距传感器前摇一摇，警报就会停止。然后是自动模式，在自动模式下有3个自动调节控制作用。第一，系统可以依靠台灯周围的光线明暗来自动调节台灯的光线强度。第二，台灯能够根据存不存在有人靠近（红外线)来自动启动和停止工作，有人是台灯会自动启动，人离开时它又自动停止工作。第三，台灯可以根据用户距离台灯的远近来提醒用户。当用户距离台灯太近时，台灯系统就会发出警告，以提醒用户，让用户保持良好的坐姿。作为普通家庭生活中离不开的东西，台灯，由于他目前的功能的局限性会使得人们经常由于这样或是那样的原因而忘记去关它，导致了电的浪费。而且作为一个很多家庭好人个人都用得着的东西，我们有必要需要一种更加的方便和功能更加多，以及等价人性化和方便的台灯，这也成为了我们不断研究的基础。而这次我所用的系统是建立在大量的实验基础上慢慢改善而来的。本台灯系统所采用的热释电红外探测器为距离可以自己调节，此次我将其调节在四米左右，之所以采用这个值是因为一般书桌距们的距离一般来说是这个值，便于当人进来时台灯自动打开，用户的话可以根据自己的要求和现实情况自己更改。为了保护用户视力和让用户保持一个良好的坐姿，我将红外探测器的距离设为二十厘米左右，用户也可以根据自身情况自己调节，当用户距离桌面太近时。台灯系统就会发出报警，让用户的到提醒，加入用户没有在规定的时间离开，还是过近，则台灯就会自己关掉。1.2毕业设计内容实现功能名称：基于AT89C51的智能台灯要求和内容:设计并制作一种智能台灯，其关键部分是用中央处理器和BISS001构成的红外传感调节电路。这款台灯有着独特的特点，在用户工作学习时可以根据台灯周围的光线强弱来自己调节台灯自身亮度，有人来时自动开灯，人离开时自动关灯，还可以提醒用户保持良好的坐姿，预防近视。集体要求如下：(1)用可以感应人体红外信号的热释电红外传感器为基础，以BISS001信号来处理电路，然后利用单片机来进行控制，形成整个系统的协调工作；(2)当有人时，台灯会自己打开工作，并且可以根据台灯自身周围环境光线强度来自己调节亮度；(3)子啊工作学习时，如果距离台灯太近了，台灯系统就会发出警报，用来提醒用户，让用户保持良好的坐姿，预防用户近视；(4)当用户工作或是学习太累了，想在桌子上趴着睡会，这时，台灯他会自己自己自动关掉，方便而且节省资源；(5)当人离开时，台灯它会自己关掉，不用人为去关它，给用户带来了极大的方便；(6)此台灯系统还可以设计个规定的时间，如果时间过了使用者设定值，系统会发出声音，用来让使用者合理安排时间。作为和大部分家庭生活息息相关而不可缺少的生活用品，如今使用的大部分台灯由于其自身的缺点，会使用户经常忘记去关掉台灯从而浪费很大资源。而在黑夜中时，人们又要去隔着黑夜去开灯，特别不便捷。此台灯设计传感控制电路为以人体红外辐射（波长为9.5um）。在台灯周围环境的光较暗时，会自动工作；在使用者离台灯过于近时，系统就会感应到，然后蜂鸣器发生警报，用来提醒使用者，保持好良好的坐姿；在人离开时，用户也可以解放双手，台灯会自动感应到，然后自动将灯熄灭，不会让资源浪费。在此智能台灯中，单片机是其“心脏”，它起到了主要的控制作用，这些电路和功能的实现都是在单片机的控制基础下实现的。

2.系统主要器件介绍2.1主控芯片介绍主控制芯片它是STC89C51，这种芯片的特点是具有较高性能的CMOS的八位微型控制器，有着较低的功耗。芯片拥有这八K于系统可以编程的FLASH储存器于单片机中，包含着灵活的八位CPU以及，这样让单片机可以为很多的嵌入式系统产生便捷的，变通的的方案。具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，自身内部有着四KB的电可擦除只读存储器，MAX810复位电路，3个十六位定时/计时器，有着全双工的串行口，以及单品机的静态逻辑的操作，能下降到零赫兹，同时有着两种不同的软件来决定节电模式。在空闲的模式下,随机存取存储器、串行口、定时器等不会停止，继续运行，然而CPU(中央处理器）会停止运行。而在掉电的保护模式中，随机存取存储器的内容会不变，单片机的所有工作将不会运行，一直要在下一个中断才会重新工作。最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。图2.1STC892C51单片机引脚图所用的是STC公司最新推出的新型的51单片机。片中含有Flash程序存储器、静态随机存取存储器、通用异步收发传输器、串行外设接口、PWM等模块。（a）STC89C51主要功能、性能参数如下：（1）内置标准51内核，机器周期：增强型为6时钟，普通型为12时钟;（2）工作频率范围：0~40MHZ，相当于普通8051的0~80MHZ;（3）STC89C51RC对应Flash空间：4KB;（4）内部存储器（RAM)：512B;（5）定时器\计数器：3个16位；（6）通用异步通信口（UART）1个；（7）中断源:8个；（8）有ISP(在系统可编程）\IAP(在应用可编程),无需专用编程器\仿真器；（9）通用I\O口：32\36个；（10）工作电压：3.8~5.5V；（11）外形封装：40脚PDIP、44脚PLCC和PQFP等。（b）STC89C51单片机的引脚说明：VCC：供电电压。GND：接地。P0口：此端口为双向口，是由八个锁存器组建的不一样作用寄存器端口，能够为非内部的数据进行保存，P0口根据实际的情况，它可以有两个作用。首先，它可以成平常用的I/O口，还可以成为地址和数据一起用的端口。总结的说，p0口的功能是很重要和关键的，在不同的时候他可以作为不同的功能在工作。P1口：首先P1口他是需要一定条件的，因为它是需要自身非外部能够提供上拉电阻。它是一个I/O口，而且它作为端口并不是单向的。和p0口进行比较，P1口有着一些区别，其中最主要的是在驱动部分。在高电平时，由于内部已经有了上拉电阻，所以在使用的时候就没必要再外加一个了。P2口：P2它也不是单向的，作为p2端口，他有两个作用。首先它的基本功能是可以作为一个普通的I/O口。而另一个作用是在中央处理器延伸非内部设备时，成为高把位的地址总线。作为一个功能的复用口，p2口可以驱动四个LS型TTL负载。P3口：P3口和p1与P2口一样也是内置了上拉电阻切也是准双向口。和p0、P1相比较的话，p3的硬件区别是。在组成上p3口多了一个三态门四。在功能上，它有着两个重要的功能。其中一个就是最普遍的用作普通的双向I\O接口，这是作为一个I/O口的最基本的作用。而P3口的所有引脚还存在着另一功能。再将P3I\O口的另一个功能在进行使用时，会需要用到一些特殊功能的寄存器。而在使用这引脚的第二功能时，是需要一些特定的条件的，只有满足这些特定的条件才能够正常的发挥P3引脚的另一个功能。在这其中，有着四个必要的条件。1、必须让串行I\O口处于工作的点；2、处部的中断没有断开；3、这这个阶段时，要保证定时器和计数器工作在非内部的技术中；4、我们需要进行自行设置，这里所说的设置就是前面提到的设定P3端口引脚的功能，这样做的目的是为了在执行一些命令指令时，就像常规的读写外部随机存取存储器中，假设我们不进行相关的设置操作，那么就会出现P3端口的各位是会安置在第一功能从而达不到想要的工作状态。在面对多种多样的实际情况，可以将需要的端口各位设定位第二状态，然后没有经过设置的就会以第一功能来进行操作。这样会使端口在使用上可以更加的灵活，根据需要来进行工作。P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外部中断0）P3.3/INT1（外部中断1）P3.4T0（记时器0外部输入）P3.5T1（记时器1外部输入）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）P3.7/RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。实际上的I\O口在实现其功能在工作时，有2种形式。其中一种称为读端口，另一种被叫做读引脚。在这两者中，都有着各自的特点，其中又有着各自的区别。读端口这种方式实际上是不会把外部的数据送入的，这种模式中，数据的输送是要经过媒介的，而不是单纯的直接进入锁存器内。在这其中内部总线起到了很重要的作用，因为由此进入的数据会经过内部总线这一中转站，然后再经过一些特殊的处理，最终才会进入端口锁存器。但是相对而言只有读端口是确确实实地将数据直接送入到内部总线。接下来的工作会由硬件直接完成，上面的图中，带有三角的图标它指的就其中的部件。中央处理器会根据所需要的实际情况，然后会做出相应的判断，以此来使读端口或是读引脚会被工作。在这个工作开始之前，首先要将端口置1，如果没有完成这一步，那么整个端口得数据可能没有办法实现。从图中可以看出，加入跳过置1环节，那么端口锁存器原始的状态或许是OQ或是0Q^。假设信号是1，那么在此阶段内会由于端口呈现低阻抗，这样会使得信号成为低的，这个时候外部送入的1信号在进入后就可能不是1。RST:此为复位信号的输入。这个引脚的属性是在搞得电平下才会工作。还要注意2个周期的间隔。ALE/PROG：在开始进入非内部的存储器中，它的可以开放的推送电平成为此所在的地址的地位字节。于它的开始编程的时候，这个引脚可以成为工作的此程序的脉冲。当在一般的时间里，ALE这个端口在用原来的周期产生脉冲信号，而这个频率刚好是震荡的六分之一。由此，它能够成为作用于非内部的脉冲或成为定时的作用。但是需要值得被提醒的是，每当成为对非内部的存储，就会越过一个脉冲。假如想阻止它的输出，能够在SPR8H位置上写0。在这个时候，ALE在以下两个情况下才会工作。一是执行MOVX，另一个是在MOVC时它为ALE.特别地，这个引脚要稍稍的提高。假设装置在非内部进行状态ALE不被允许，置位失去作用。/PSEN：非内部的储存器的选通信号。当成为非内部程序存储器工作的时候，所有机器周期2次可以成功，可是这个作用在面对非内部的数据存储器中，这个种现象是不会出现的。/EA/VPP：/EA的非外部成为RESET，这个时候是在/EA一直是低电平。而且于此时间段中，无论出现什么情况。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。单片机能够形成两种时钟形态，分别是内部的和外部的。在内部形态中，中央处理器的里面的高增益反向放大器会和非串联的协震回路组建为自激的震荡器。图2.289C51内部时钟电路在51单片机中，存在着2种复位电路，分别是上电复位和手动复位。复位的发生时有条件的，需要其内部复位引脚能够一直进行两个周期的非低电平，这样系统就会存在复位的进行了。在上电复位中，有种很容易和方便的方式，它是利用非内部的工作电路电容的充放电完成功能的运作的。其实上电复位这种一般都是利用了在电容两侧的电压不可以突变的特点。而另一种手动复位是本次设计所用到的方式，在按键手动复位中也存在着两种方式，分别是电平和脉冲方式。按键手动复位电路见图2.3。时钟频率用11.0592MHZ时C取10uF,R取10kΩ。在这两种方式中都有着各自的特点，在实际使用时可以参照情况而选择哪种复位方式工作。图2.389C52复位电路2.2BISS0001BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路。它配以热释电红外传感器和少量外接元器件即可构成被动式热释电红外开关，故能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。BISS001的主要功能如下：1.为CMOS数模混合专用集成电路；2.具有独立的高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器匹配进行信号处理；3.带有双向鉴幅器，可有效抑制干扰；4.内设延迟时间定时器和封锁时间定时器；5.结构新颖，稳定可靠，调解范围宽；6.内置参考电压，工作电压范围为2～6V。2.3ADC0809的引脚及功能逐次比较型A/D转换器在精度、速度、和价格上都适中，是最常用的A/D转换器件。芯片采用的是ADC0809，以下介绍ADC0809的引脚及功能。芯片如图2.4所示。图2.4ADC0809的引脚ADC0809是一种逐次比较式8路模拟输入、8位数字量输出的A/D转换器。由图可见，ADC0809共有28个引脚，采用双列直插式封装。主要引脚功能如下：⑴IN0-IN7是8路模拟信号输入端。⑵D0-D7是8位数字量输入端。⑶A、B、C与ALE控制8路模拟通道的切换，A、B、C分别与3根地址线或数据线相连，3位编码对应8个通道地址端口。ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图所示。下面说明各引脚功能。IN0～IN7：8路模拟量输入端。2-1～2-8：8位数字量输出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。START：A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。EOC：A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。REF（+）、REF（-）：基准电压。Vcc：电源，单一+5V。GND：地。第一步要输进三位的地址，而且让ALE等于1，把其地址送入地址锁存器里。这个地址然后经过处理到达比较器，寄存器将在将在START上升沿中慢慢逼近下复位。A/D的转换将会在下降沿开启，接着是EOC的输出的信号会降低，这样会提醒正在开始着转换，在A\D转换结束才会停止。得到的最后数据会进入锁存器中，此信号在OE输入非地电平中作为中断的申请，此时，通过调节，转换后最终的数字量进入数据的总线中。在数据传送时，中央处理器应该随时要对A\D转换后所取得的数据进行相应的安排和处理。数据要去开始传送，它是要有条件的，很重要额一部那就是必须要怎么样确认是否A\D转换时完成的。为此可采用下述三种方式。（1）无条件传送方式这种传送方式和存储器与中央处理器两者的数据间的传送很像，所以此种方式也叫做同步的程序传送。而要使用这种方式，也是需要一定要求的，那就是需要能不停地为数据I\O的传送安排妥当的非内部设备。此方式很方便，因为它可以根据实际情况的安排来进行而不用在乎非内部设备的状态。（2）查询传送方式既然有无条件的，相对而言就会存在有条件的，而这种查询传送方式便是后者。首先此方式会先要知道非内部的设备是不是已经做好相应的工作，只有在清楚了非内部设备是否完成准备工作，中央处理器才能够去执行相应的工作。英文需要经过检测这一步，所以此种方式又被称为程序查询方式。（3）中断传送方式这种方式很有具有便捷性和实用性，当只要非内部设备做好了数据传输的准备工作后，系统就会向中央处理器发出通知，中央处理器收到后会，先放下正在进行的工作，而去进行数据传送的工作，等此项工作结束后，又转向它原来进行的工作。图2.5便是这个单片机的结构图。它是靠着逐步逼近的原理来实现转换功能的，在它的内部存在着一个八通道的多路开关，提供电的是只靠正五伏的电源，其单片机是能够依靠地址码锁存后的信号，选择一个八路模拟信号来转换。依靠合适的非内接电路，单片机能够对零到五伏的信号进行转换。STARTCLKSTARTCLKOEVR(+)VR(－)VCCGNDEOCD0...D7三态输出锁存器8位A/D转换器地址锁存与密码CBAALE8路模拟量开关IN7….IN0图2.5ADC0809的结构图ADC0809与单片机的连线图如图2.6：图2.6ADC0809的连线图

3.系统组成及电路设计这个设计灵感的产生最重要的是还是来自以实际生活，相应的所设计的对象也是针对生活中我们会经常遇到的问题。热释电传感器是用来感应红外线，起到了采集信号的功能，单片机（中央处理器）用来进行控制，而电路的处理则是由BISS0001信号来进行。3.1系统组成部分89C51热释电红外传感器1红外测距传感器光敏电阻蜂鸣器提醒电路灯光控制电路晶振电路复位电路89C51热释电红外传感器1红外测距传感器光敏电阻蜂鸣器提醒电路灯光控制电路晶振电路复位电路图3.1系统示意图本系统组成如图3.1所示，主要由四部分组成：1.传感器的组成：热释电传感器、红外测距传感器、光线传感器；2.中央控制部分：用来进行信号的处理以及发出控制命令的89C513.灯光控制电路部分：根据89C51给出的命令控制灯光亮灭和亮度；4.蜂鸣器报警部分，用于学习时间到达报警和坐姿矫正报警。该智能台灯的系统主要由传感器、MCU单元、蜂鸣器、显示部分、按键和灯等部分组成。信号检测与处理部分由热释电红外传感器、光敏电阻和红外测距传感器组成；传感器的作用是感知是否有人在，故采用的是热释电红外传感器，该传感器只对波长为10μm左右的红外辐射敏感，但对除人体以外的其他物体不会引发探头动作；光敏电阻的作用是感知台灯周围环境的光照强度；MCU部分采用的是89C5l单片机，该单片机具有价格低廉、开发简单、操作方便及可以加密等优点，因此市场占有量非常大。该单片机作用是接收传感器返回信号，处理后控制显示、报警、灯等电路工作；蜂鸣器单元主要是根据MCU单元发出的命令给出警告信号；灯的控制是有三极管驱动，通过单片机的IO口输出ＰＷＭ脉冲，控制灯的亮度。坐姿矫正传感器是有红外测距传感器测量障碍物与系统距离，小于报警距离时，蜂鸣器就会报警。显示部分是由4位1体共阳数码管，通过9012三极管驱动构成。3.2电路设计部分在电路的这一部分中，单片机在本次设计中是主要的控制单元，它的主要针对对象是电路灯光，控制电路是在单片机的控制下工作。传感器在设计中起着重要的作用，传感器组成的信号检测及处理部分电路原理如图3-2所示。图3-2是由热释电红外传感器、光敏电阻、BISS0001组成的信号检测及处理电路。红外热释电红外传感器只对波长为10μm（人体辐射红外线波长）左右的红外辐射敏感，所以除人体以外的其他物体不会引发探头动作。在探头内，有着2个彼此相连的热释电元，它们有着2个相互对立的电极化方向。一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，于是输出检测信号。

BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。当外界光强较强时，光敏电阻阻值很小，BISS0001检测到低电平，从而封锁14脚，禁止传感器infare1的信号。当外界光强较弱时，光敏电阻阻值很大，BISS0001检测到低电平，开启14脚；infare1检测到人体信号时，产生微弱的信号输出，经R5、R1005、R4、C1、C6、C7组成的信号放大滤波电路。R1000、R1001、C1000和C1001组成的延时电路。信号经处理后从2脚输出。图3.2传感器组成的信号检测及处理部分单片机灯光控制电路如图3.3所示。图3.3单片机灯光控制电路图3.3是由单片机组成的灯光控制电路。LED的负极接地，所有灯并联，正极接在三极管Ｑ８的集电极，当单片机的ｉｏ口ＬＥＤ输出高电平时，Ｑ７导通，Ｑ８的基极被导通的Ｑ７拉低，Ｑ８导通，并联的LED灯的正极就接在了电源上，灯就亮了，当单片机的io口led低电平时，Q7截止，Q8的基极被R12的10k电阻拉高，Q8截止，并联ＬＥＤ的正极不接电源，ＬＥＤ熄灭。当单片机的ＩＯ口很快的变化时，就可以通过PWM的占空比控制灯的亮度了。这种显示的最基本结构是发光二极管，根据需要可以组合不同数量的发光二级管，，然后可以根据显示的要求，结合设计的程序导通所需要的数量，然后就能显示我们所需要的效果。数码管也有不同的分类，如果按照段数来说的话，我们可以把它按数字划分两种，一种是7段的，另一种是8段的。两者的区别是后者比前者多了一个单元。也可以称为一位、二位、三位、四位这种情况是在可以显示几个8的情况下划分的。而如果是参考连接的方式，又有着共阴和共阳两种。共阴极数码管的发光二极管，它的非阳极一定得连接非高电平，公共极还必须接地，当次二极管的阳极变为高电平时，则此段发光二极管就会工作，也就是会发光。而共阳极数码管则会相反，它必须是阳极接入高的电平，而如果想要那些地方发光，只需要将相应的部分的阴极接入非高电平。这是就能达到想要的发光效果。而在这个系统中，应用的是共阴的方法来实现此部分的功能。图3.4数码管显示

（1）数码管调试（2）按键调试按键每个都是接地的，可以用万用表的红笔接到单片机的接地引脚，然后用黑笔，接到按键端检查是否按键都是接地。然后讲万用表打的红笔接到单片机中相应的按键的引脚，黑笔接按键，按下对应按键如果有响声则说明按键和地接通了，如果没有就要检查按键电路是否短路和接错4.传感器部分传感器其实是一种转换器，它可以把需要用来去测量的各个数据转换成电信号，用来提供所需要的数据。很多数据的处理是繁琐的，需要接收到外界的信号然后进行分析本就不是一件简单的事情。在做这些工作的时候我们必须借助一些工具才行，这样的话传感器就为我们提供了这样的一个很好的工具，让我们对于数据的分析很对系统的控制起到了很重要的作用。4.1热释电红外传感器的原理特性在和热电偶的比较中，两者都是在热热点效应的原理上形成的。只是前者的热电系数要在很大程度上小于后者。在制作材料中，热释电红外传感器是的制作必须是需要一种高的热电系数的材料。在所有的探测器中置入1到2个元件，而且把其中2个用非并联的方式结合，这样做的目的是用来阻止自己内部产生的扰乱。这个探头的作用就是讲由此接收到的红外信号转变成电压信号，然后再经过一系列放大后传出。根据实际情况，有时候，在这种状态下的探测器还不足以探测所需要的距离，这就需要在其基础上来提高他的探测范围。能完成这个功能的便是在探测器前部的菲尼尔透镜。这种透镜需要和放大电路结合在一起，由于自身的上下两个部分是被分成了很多个小部分，然后这些部分又由特殊的结构和材料组成所以能够将信号放大很多倍，达到我们所需要的程度。

就像一个接收器，在菲尼尔透镜接收到了信号（红外线）那么，这个信号会被它汇聚到相应的元件上，然后在这个过程中传感器就会产生电压信号，接着此信号就会进入一个有两个电阻和两个电容组成的滤波器，在这个滤波器中最高的频率是十六赫兹，它的最低频率是零点一十六赫兹。因为此传感器智能想外界传送出很微小的探测信号，再加上它是一个不稳定的信号，更加糟糕的是由于透镜的存在，这个信号还是显现出脉冲的形式，使得要用到集成运算放大器来对信号进行两级放大，这样就能达到设计想要的得到的增益效果。4.2光敏电阻光敏电阻是一种电阻可以随着光的强度而改变的电阻，在各个领域中有着广泛的应用，特别是在电子领域中更是成为了不可缺少的角色。而它的另一个人名字是叫做光导管，在制作光敏电阻的材料上也是需要特定的材料才行，一般的，首先它们必须是能受到光照的影响,在光的照射下，其阻值会减小，因为光照而出现的光生载流子会移动，电子移向正极，而空穴向相反的一极移动，这样就会使其电阻下降。其实光敏电阻是基于内光电效应下而工作的。在它受到光照后，如果是光子的能量是超过了此禁带的宽度，那就可能会发生电子的跃迁现象，相对应的在电子发生跃迁的同时，它也会因此而产生空穴。就这样在整个导体中，就会产生光生载流子的数量增加的情况，，那么就会使代替更容易导电，也就是我们所说的电阻减小了，而且光越强，电阻就会越小。如果光照没有了，导体内部光生载流子也会没有了，那么它的阻值就会恢复至原来的状态。光敏电阻有着其特有的一些参数，这其中有些特定的参数有着很大的研究意义，可以说这也是，评价一个光敏电阻的指标。光敏电阻器的主要参数

(1).亮电阻：这是在有光的情况其所呈现的阻值。(2).暗电阻：相反的，在是在黑暗的时候其阻值大小，也就是电阻原始的电阻大小。(3).最高工作电压：在额定的功率下该电阻所能承受的电压的最大值。(4).亮电流：在有光的情况下，电阻内部的电流大小。(5).暗电流：在黑暗时，电阻的内部所呈现的电流大小。也就是该电阻在没有其他外界条件下，其自身的电流大小。(6).时间常数：这是个从电子受到光照跃迁开始到稳定状态的百分之六十三时所需要的时间。(7).电阻温度系数:这个是指在电阻的周围环境变化一度时，电阻的阻值的变化。(8).灵敏度：其是指在有光的时候和黑暗中时，电阻的阻值的变化。在这个设计系统中，所采用的测距传感器为光电传感器，这种传感器可以集发射和接受于一身。在这个过程中，我们可以对所需要的距离自己进行调节。这款传感器具有诸多的优点，它能够探测较长的距离，相比其他传感器它受到干扰光的影响哼小，最重要的是它比较实惠，而且安装简便，用起来更便捷。在许多场合都能看到它的实际应用。4.3测距传感器光电传感器能接受所需要的数据，然后它会将数据转换为光信号，接着再经过相关的流程再将其转换成电信号，然后进行数据分析和处理。用光电传感器实行工作有其特有的特点和优势。首先光电传感器的组成并不复杂，只有三部分组成，分别是光电源、光学通路以及光电元件这几个，在其应用上也是很便捷，此外还具有很好的准确度，测试情况多种多样，操作快，能够测出的数据多等等有点。所以在很多方面，光电传感器是有着很大的用武之地的。图4.1测距模块电路图5.软件程序5.1主程序流程图主程序流程图如图5.1所示。开始开始系统初始化进入while循环调用按键和显示函数结束图5.15.2计时流程图计时流程图入5.2所示开始开始定时中断是否产生定时中断是否产生秒减一秒减一否秒是否减到0否秒是否减到0是是分减一同时秒复位到59分减一同时秒复位到59否分是否减到0否分是否减到0是是开启报警开启报警结束结束图5.25.3ADC0809函数流程图开始图5.3如下所示开始OE=0OE=0ST=0ST=0ST=1ST=1ST=0ST=0EOC=0等待转换结束结束后EOC=1EOC=0等待转换结束结束后EOC=1EOC=1EOC=1OE=1OE=1读取AD数据读取AD数据OE=0OE=0返回数据返回数据开始开始5.4显示函数流程图显示函数流程图5.4如下所示：开始开始判断当前模式判断当前模式设置模式正常模式设置模式正常模式送出位码送出位码送出位码送出位码送出段码送出段码送出段码送出段码闪烁闪烁结束结束图5.4结论毕业设计的制作是个学习与探索的过程，在制作的过程中遇到了很多的问题，在老师的帮助和自己的努力下终于的到了圆满的解决。经过这次的毕业设计的制作，我发现知识是在是太重要和有趣了。在软件与硬件结合的操作中，我明白了学无止境，任何一个地方的知识短缺都会是你前进过程的巨大障碍。我所设计的这个智能台灯我觉得很有发展前景，首先它是科技的产物，使人们生活更加的方便。而且它的功能多样化，操作也很简便，更重要的事目前这种类型的产品很少，而有是人们生活必须的东西。但是我知道知识和科技如同大海，变换快且庞大又没尽头，所以不能满足现状还要继续朝前探索。致谢时间如同流水一样，不知不觉间作为学生的在校生活就要告一段落了。在这些时光中，我很感激我的恩师们，在老师的指导和自己的努力下我的毕业设计最终也有了结果了。回想着这段经历，有失望，有喜悦，有满足，也有疲惫。自己好像在品位着人生一样，酸甜苦辣尽在其中。在完成毕业设计的过程中，我深深体会到了认真地去研究和做一件事是如此的美好。这既充满着挑战，还包含着快乐。既让我对我学过的知识有了更加深入的理解，又让我学习到了我之前没接触过的知识，还让我对某些层面上有了深刻的感悟。这其中，我的指导老师对我有着很大的帮助。指导老师特别负责任，每个环节都认真为我把关。有时候有着实在不懂得东西，指导老师都会耐心地为我讲解，生活和学习上都很关心我。既是我的良师还是我的益友。以后我就要步入社会了，我绝对不会让我的恩师们失望，不会让学校失望，我知道这不是终点，只是又一起点而已。最后我要再一次感谢我的恩师们，一日为师，终生为师。谢谢！

参考文献[1]赵国强，智能台灯，科学启蒙，2007，第Z1期[2]赵继文，传感器与应用电路设计，北京，北京科学出版社，2002.3，6[3]黄继昌，电子元器件应用手册，北京，北京人民邮电出版社，2004年，5[4]赵辉，Protel99电子线路CAD，北京，北京邮电大学出版社，2007[5]毕淑娥，电工与电子技术基础，哈尔滨，哈尔滨工业大学出版社，2021.6[6]李全利，单片机原理及应用，北京，清华大学出版社，2006.2[7]黄长艺，机械工程测试技术基础，北京：机械工业出版社，2021.3,68-124[8]金发庆，传感器技术与应用，北京:机械工业出版社,2004.8,281-290[9]王港元，电子技能基础，成都，成都科技大学出版社，1999[12]夏路易，单片机在控制系统中的应用，北京，北京希望电子出版社，2006[13]李朝青，单片机原理及接口技术，北京，北京航空航天大学出版社，2004[14]位永辉;杨威，基于BISS0001的智能台灯设计，电子元器件应用，2021，第7期[15]AT89C51DATASHEEPPhilipsSemiconductors1999.dec[16]Yang.Y.,Yi.J.,Woo,Y.Y.,andKim.B.:‘OptimumdesignforlinearityandefficiencyofmicrowaveDohertyamplifierusinganewloadmatchingtechnique’,Microw.J.,2001,44,(12),pp.20–36[17]Vizimuller,P.:‘RFdesignguide-systems,circuits,andequations’(ArtechHouse,Boston,MA,1995)[6]R.Dye,“VisualObject-OrientatedProgramming,”Dr.DobbsMacintoshJournal,Sept.1st(1991).

附录智能台灯源程序//宏定义#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar#defineDUANP0//头函数#include<reg52.h> #include<ADC0809.h> unsignedcharcodetab[]={0xa0,0xbb,0x62,0x2a,0x39,0x2c,0x24,0xba,0x20,0x28,0xff};//数字0-9的编码//gc.debfa unsignedcharcodetab_dian[]={0x80,0x9b,0x42,0x0a,0x19,0x0c,0x04,0x9a,0x00,0x08,0xdf};//带点的数字0-9的编码//gc.debfa ucharpdatatt[51]; //定义空数组用于AD0809取平均值ucharscale=20,rsd_sec; //定义占空比比例，热释电计时秒变量charmin,sec; //定义计时分秒bitbdataflag_auto,ss,flag_bs,flag_rsd,flag_jiejin=1; //位定义自动切换的，闪烁标志，报警位标志，热释电动作标志，接近传感器标志ucharflag_set=0; //设置变量：0正常1调分2调秒ucharlum; //ad0809读出值//函数声明voiddelay(uchari);//管脚声明sbitLED=P3^4; //灯光控制输出sbitchange=P2^3; //自动模式切换按键sbitset=P2^2; //设置按键sbitadd=P2^1; //加按键sbitsub=P2^0; //减按键sbitrsd=P3^6;//热释电sbitjiejin=P3^5;//接近开关sbitbuzz=P3^7;sbitW0=P2^7;sbitW1=P2^6;sbitW2=P2^5;sbitW3=P2^4; //数码管位端/***********显示函数*************/voiddisplay(){ if(flag_set==0) //正常模式下 { DUAN=tab[min/10]; //送入段码 W0=0; //打开位地址 delay(1); //小延时 W0=1; //关闭位地址 DUAN=tab_dian[min%10];//下同 W1=0; delay(1); W1=1; DUAN=tab[sec/10]; W2=0; delay(1); W2=1; DUAN=tab[sec%10]; W3=0; delay(1); W3=1; } elseif(flag_set==1) //设置模式下闪烁相应位 { if(ss==1) //闪烁标志ss=1正常显示 { DUAN=~tab[min/10]; W0=0; delay(1); W0=1; DUAN=~tab_dian[min%10]; W1=0; delay(1); W1=1; } else //闪烁标志ss=0熄灭相应位达到闪烁效果 ss在定时器里500ms取反一次 { DUAN=~tab[10]; W0=0; delay(1); W0=1; DUAN=~tab_dian[10]; W1=0; delay(1); W1=1; } DUAN=~tab[sec/10]; W2=0; delay(1); W2=1; DUAN=~tab[sec%10]; W3=0; delay(1); W3=1; } else { DUAN=~tab[min/10]; W0=0; delay(1); W0=1; DUAN=~tab_dian[min%10]; W1=0; delay(1); W1=1; if(ss==1) { DUAN=~tab[sec/10]; W2=0; delay(1); W2=1; DUAN=~tab[sec%10]; W3=0; delay(1); W3=1; } else { DUAN=~tab[10]; W2=0; delay(1); W2=1; DUAN=~tab[10]; W3=0; delay(1); W3=1; } }}/*****************按键函数*****************/voidKEY(){ uintlum_mean,lum_all; ucharb,c; if(change==0) //自动切换按键按下 { delay(10); //去抖 if(change==0) //再次判断按键按下 { buzz=0; //蜂鸣器鸣响 flag_auto=!flag_auto;//自动模式标志位取反 if(flag_auto==1) //当切换到手动模式时首先将LED发光比例设置在50% scale=20; } while(!change)display();buzz=1;//按键释放松开按键后关闭蜂鸣器 } if(jiejin==0&&flag_jiejin==1) //接近传感器检测到障碍时开启报警 { buzz=0; flag_jiejin=0; } if(jiejin!=flag_jiejin) //接近传感器检测不到障碍时关闭报警 { buzz=1; flag_jiejin=1; } if(set==0) //设置键按下时 { delay(10); if(set==0) { buzz=0; flag_set++; //设置变量++ if(flag_set==3) //加到3时回复回正常模式 flag_set=0; flag_bs=0; //按下设置关闭报警 } while(!set)display();buzz=1; //按键释放 } if(flag_set==1) //加键按键只有在设置状态（flag_set!=0）时按下才有效 { //调分时 if(add==0) //加按键按下时 { delay(10); if(add==0) { buzz=0; min++; //分++ if(min>=60) min=0; } while(!add)display();buzz=1; } if(sub==0) //减按键按下时 { delay(10); if(sub==0) { buzz=0; min--; //分-- if(min>0) min=59; } while(!sub)display();buzz=1; } } if(flag_set==2) { //调秒时 if(add==0) //加键按下 { delay(10); if(add==0) { buzz=0; sec++; //秒++ if(sec>=60) sec=0; } while(!add)display();buzz=1; } if(sub==0) //减键按下 { delay(10); if(sub==0) { buzz=0; sec--; //秒-- if(sec<0) sec=59; } while(!sub)display(); buzz=1; } while(!sub); } if(flag_auto==0) //自动模式时 { if(flag_rsd==1) //且有人在范围内时 { for(b=0;b<49;b++) //将空数组tt【】内数值整体左移一位 { tt[b]=tt[b+1]; //将后一数值放到前一位置 } tt[49]=ADC0809(); //将读出的ad0809数值放入tt【49】 for(c=0;c<50;c++) //将tt【】内数值相加 { lum_all=lum_all+tt[c]; } lum_mean=lum_all/50; //将总数/50取出平均值// lum_all=0; //将总数清零 if(lum_mean<=30)scale=1; //