基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的智能LED臺(tái)燈設(shè)計(jì)

魏 星 張 銳 陳云翰 高 鑫（重慶科技學(xué)院，重慶 404100）

一、作品介紹

1“基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的智能LED臺(tái)燈”構(gòu)思新穎獨(dú)特，適用于各種家庭中，利用各種傳感器模塊，實(shí)現(xiàn)“人來(lái)燈亮，人走燈滅”的功能，在傳統(tǒng)家用電器中，這種設(shè)計(jì)肯定會(huì)給人們帶來(lái)意想不到的便利。

2 運(yùn)用超聲波傳感器，當(dāng)人體靠近臺(tái)燈一定距離時(shí)，蜂鳴器發(fā)出防近視預(yù)警。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人體坐姿，達(dá)到坐姿不正及時(shí)提醒的功能。

3 通過(guò)光敏電阻，根據(jù)采樣值自動(dòng)調(diào)整LED臺(tái)燈的亮度，避免因光線(xiàn)強(qiáng)度不合適而造成用眼疲勞。

4 實(shí)時(shí)檢測(cè)室內(nèi)由香煙燃燒引起的煙霧濃度，當(dāng)檢測(cè)到室內(nèi)香煙濃度超過(guò)設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析若判斷為有人吸煙狀態(tài)，則控制語(yǔ)音提示響起，提醒人們不要抽煙，抽煙有害身體健康。

5 顯示室內(nèi)溫度，顯示時(shí)間、日期以及萬(wàn)年歷。采用時(shí)鐘芯片內(nèi)部供電的方式進(jìn)行時(shí)間的設(shè)置。

二、工作原理

本設(shè)計(jì)的核心是以合泰單片機(jī)為主控芯片，顯示模塊用LCD12864液晶顯示溫度、時(shí)間、日期等內(nèi)容，按鍵模塊用來(lái)調(diào)整時(shí)間、日期、LED的亮度等，時(shí)鐘用DS12C887時(shí)鐘芯片，臺(tái)燈模塊用16顆LED，用蜂鳴器 發(fā)出鬧鈴聲，溫度傳感器用DS18B20芯片，檢測(cè)人體以BIS0001紅外熱釋傳感器為主。用光強(qiáng)傳感器TSL256x檢測(cè)室內(nèi)環(huán)境亮度決定是否開(kāi)燈以及達(dá)到預(yù)防近視的作用。實(shí)時(shí)檢測(cè)室內(nèi)香煙濃度并時(shí)刻預(yù)防濃度超標(biāo)。

1 智能護(hù)眼模塊設(shè)計(jì)

運(yùn)用超聲波傳感器，當(dāng)人體靠近臺(tái)燈一定距離時(shí)，蜂鳴器發(fā)出防近視預(yù)警。同時(shí)檢測(cè)光敏電阻兩端電壓，根據(jù)采樣值自動(dòng)調(diào)整LED臺(tái)燈的亮度，避免因光線(xiàn)強(qiáng)度不合適而造成用眼疲勞。簡(jiǎn)單快捷的達(dá)到保護(hù)眼睛的功能。

2 香煙濃度檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)

利用煙霧傳感器來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)室內(nèi)煙霧濃度，煙霧感應(yīng)器在內(nèi)外電離室里面有放射源镅241，電離產(chǎn)生的正、負(fù)離子，在電場(chǎng)的作用下各自向正負(fù)電極移動(dòng)。在正常的情況下，內(nèi)外電離室的電流、電壓都是穩(wěn)定的。一旦有煙霧竄逃外電離室。干擾了帶電粒子的正常運(yùn)動(dòng)，電流，電壓就會(huì)有所改變，破壞了內(nèi)外電離室之間的平衡，于是無(wú)線(xiàn)發(fā)射器向單片機(jī)發(fā)出無(wú)線(xiàn)報(bào)警信號(hào)，然后單片機(jī)發(fā)出指令控制語(yǔ)音模塊發(fā)出聲音。

3 紅外傳感模塊設(shè)計(jì)

檢測(cè)屋內(nèi)是否有人我們選用BIS0001紅外熱釋電傳感器，因?yàn)樵搨鞲衅黛`敏度好，好控制，一端引腳通過(guò)一個(gè)NPN型的三極管接至單片機(jī)的I/O口，由于該傳感器的帶負(fù)載能力較弱，加一個(gè)三極管作為驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)I/O口給低電平時(shí)有效。檢測(cè)距離可通過(guò)軟件調(diào)節(jié)。

4 糾正坐姿模塊

在臺(tái)燈前側(cè)安裝超聲波傳感器，前側(cè)用于檢測(cè)人體和臺(tái)燈的距離，避免與臺(tái)燈距離過(guò)近。在臺(tái)燈兩側(cè)分別裝有超聲波傳感器和角度傳感器，左右兩側(cè)的傳感器用于檢測(cè)人體與桌子的傾斜度。如果坐姿不正確，則啟動(dòng)語(yǔ)音模塊提醒人們矯正坐姿。

5 溫度、時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)

溫度模塊利用DS18B20溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)室內(nèi)溫度，該芯片集成度高，封裝簡(jiǎn)單。時(shí)鐘模塊采用DS12C887時(shí)鐘芯片，該芯片集成度高，且自帶鋰電池，即使斷電了，時(shí)鐘依然在工作。當(dāng)時(shí)間與鬧鐘的時(shí)間一致時(shí)，用蜂鳴器發(fā)出鬧鈴聲。

6 按鍵模塊設(shè)計(jì)

按鍵用來(lái)調(diào)節(jié)臺(tái)燈的亮度以及控制模式，即控制臺(tái)燈是工作在感應(yīng)模式下還是工作在手動(dòng)模式下， 亦或是關(guān)閉狀態(tài)。 其余的按鍵用作調(diào)節(jié)時(shí)鐘以及鬧鈴。按鍵均采用低電平有效連接方式。當(dāng)時(shí)間與設(shè)置的時(shí)間一致時(shí)鬧鈴報(bào)警，即蜂鳴器響。

圖1

三、作品功能、特色

1“基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的智能LED臺(tái)燈”利用各種傳感器模塊，實(shí)現(xiàn)“人來(lái)燈亮，人走燈滅”的功能，在傳統(tǒng)家用電器中，這種設(shè)計(jì)肯定會(huì)給人們帶來(lái)意想不到的便利。可通過(guò)按鍵切換顯示屏顯示的溫度、時(shí)間。

2 可通過(guò)按鍵決定臺(tái)燈工作在感應(yīng)模塊下還是手動(dòng)模塊下，感應(yīng)模塊下可以根據(jù)室內(nèi)當(dāng)前環(huán)境亮度和人體到臺(tái)燈的距離自動(dòng)調(diào)節(jié)臺(tái)燈亮度，達(dá)到保護(hù)眼睛的作用。

3 實(shí)時(shí)檢測(cè)室內(nèi)由香煙燃燒引起的煙霧濃度，當(dāng)檢測(cè)到室內(nèi)香煙濃度超過(guò)設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析若判斷為有人吸煙狀態(tài)，則控制語(yǔ)音提示起，提醒人們不要抽煙，抽煙有害身體健康。

4 通過(guò)超聲波傳感器和角度傳感器的實(shí)時(shí)檢測(cè)，來(lái)預(yù)防人體坐姿不正確，并且伴有語(yǔ)音提示，能達(dá)到更好的效果。

5 構(gòu)思奇特，貼近生活，若工藝成熟，可以推向市場(chǎng)進(jìn)行大面積推廣使用，如果真正的應(yīng)用到每個(gè)家庭中去，則必定可成為家用電器中的一大亮點(diǎn)。

[1]白雪冰，張延林，等.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)出版社，2006.

[2]李學(xué)海.經(jīng)典80C51 單片機(jī)輕松入門(mén)與上手[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.

[3]李學(xué)海.標(biāo)準(zhǔn)80C51 單片機(jī)基礎(chǔ)教程[M].北京：航空航天大學(xué)出版社，2006.