基于單片機(jī)的幼兒智能臺(tái)燈設(shè)計(jì)

張園 尚秀妮 魏紅陶 金通 徐潔娟

摘 要 本文闡述了基于AT89S52單片機(jī)控制的幼兒智能臺(tái)燈設(shè)計(jì)方法，它可以對(duì)臺(tái)燈的亮度和時(shí)間進(jìn)行控制，為照顧幼兒提供便利，安靜地入睡。在幼兒入睡之前，預(yù)先設(shè)置燈光熄滅時(shí)間，該智能臺(tái)燈隨著時(shí)間的推移逐漸變暗，直至在預(yù)設(shè)時(shí)間熄滅，同時(shí)響起催眠音樂，便于幼兒入睡。當(dāng)幼兒夜間哭鬧時(shí)，該智能臺(tái)燈能夠由聲音觸發(fā)打開，方便父母及時(shí)照顧孩子。

關(guān)鍵詞 AT89S52 智能臺(tái)燈 設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TM923.44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.06.032

Abstract This paper expounds the design method of the intelligent desk lamp based on AT89S52 MCU， which can control the brightness and time of the desk lamp， so as to provide convenience for the care of children. Quiet sleep. Before the baby fall asleep， set the lights off time， the smart table lamp with the passage of time gradually become dark， until the preset time goes out， while the hypnotic music， easy for children to sleep. When the baby crying at night， the smart desk lamp can be triggered by the sound to open， convenient for parents to take care of the child in time.

Key words AT89S52； intelligent desk lamp； design

0 引言

睡眠對(duì)于每個(gè)人來說是非常重要的，尤其是幼兒。睡眠時(shí)間的長(zhǎng)短、睡眠質(zhì)量的好壞將直接關(guān)系到幼兒的身體發(fā)育和心智發(fā)展。為了幫助幼兒入睡，改善幼兒的睡眠質(zhì)量，需要營(yíng)造舒適的睡眠環(huán)境，例如，柔和的光線，適宜的溫度，可以更好地幫助孩子入睡。另外對(duì)于年齡較小的幼兒，輕柔的催眠曲將更好地幫助其入睡。

基于上述情況，本系統(tǒng)利用單片機(jī)設(shè)計(jì)了一種幼兒智能臺(tái)燈，可以對(duì)臺(tái)燈進(jìn)行光線漸變、定時(shí)和音樂播放的控制，以更好地改善幼兒的睡眠質(zhì)量。

1 系統(tǒng)組成

該臺(tái)燈系統(tǒng)主要由聲控電路、環(huán)境光檢測(cè)電路、信號(hào)處理電路、單片機(jī)、顯示屏、鍵盤電路、提醒電路、燈光控制和音樂播放等幾個(gè)部分組成。其組成框圖如圖1所示。

該智能臺(tái)燈實(shí)現(xiàn)的主要功能如下：（1）燈光亮度的漸變：為了讓幼兒有一個(gè)舒適的睡眠環(huán)境，通過環(huán)境光檢測(cè)電路自動(dòng)調(diào)整適合用戶的光線亮度，并且根據(jù)預(yù)先設(shè)置，隨著時(shí)間的推移光線逐漸減弱，讓孩子在合適的光線環(huán)境下進(jìn)入睡眠。（2）聲音觸發(fā)：當(dāng)幼兒在夜間驚醒哭鬧時(shí)，哭聲會(huì)觸發(fā)聲控傳感器，通過音頻信號(hào)的處理，自動(dòng)打開該設(shè)備，便于父母夜間及時(shí)照顧幼兒。（3）音樂播放：通過在幼兒入睡時(shí)，播放一些催眠曲，讓他們伴著音樂入睡。（4）時(shí)間顯示與定時(shí)提醒：在幼兒時(shí)期，定時(shí)功能為父母給寶寶喂奶提供了方便；孩子長(zhǎng)大后，該設(shè)備亦可給孩子用作學(xué)習(xí)工具。（5）自動(dòng)熄滅：當(dāng)用戶離開設(shè)備忘記關(guān)閉時(shí)，該設(shè)備會(huì)自動(dòng)熄滅，以達(dá)到節(jié)能的作用。

1.1 系統(tǒng)主控單元

系統(tǒng)主控單元采用了Atmel公司生產(chǎn)的新型高速、低功耗微控制器AT89S52。該單片機(jī)內(nèi)部資源十分豐富，包括8192個(gè)字節(jié)的程序存儲(chǔ)器，256個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，4個(gè)8位的并行接口，1個(gè)全雙工串行接口，內(nèi)部帶有振蕩電路等。①單片機(jī)為中央處理單元，完成系統(tǒng)功能的控制任務(wù)：提醒電路、燈光控制、音樂播放及接收來自單片機(jī)的命令以實(shí)現(xiàn)燈光控制，燈光熄滅延遲時(shí)間范圍為5分鐘至10分鐘。播放音樂時(shí)，音量可調(diào)節(jié)，可存儲(chǔ)3首催眠歌曲。

1.2 顯示模塊

顯示模塊主要采用LM032L液晶顯示屏，專門用于字母、數(shù)字和符號(hào)等，其顯示字符時(shí)，由于LM032L自帶內(nèi)部字符發(fā)生控制器，因此可以根據(jù)LCD上顯示的行列號(hào)，送入字符對(duì)應(yīng)代碼。②其電路如圖2所示。

1.3 定時(shí)模塊

系統(tǒng)采用Dallas公司生產(chǎn)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302作為（上接第68頁）時(shí)鐘模塊，該芯片具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低連，在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行，可以準(zhǔn)確的對(duì)年、月、日、星期、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)。③X1腳和X2腳外接32.768kHz晶振，構(gòu)成振蕩源。④RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。其連接電路如圖3所示。

1.4 聲控模塊

聲控模塊的功能是檢測(cè)聲音信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行放大，當(dāng)有幼兒的哭聲時(shí)，可以利用聲音信號(hào)觸發(fā)單片機(jī)，從而控制燈的開關(guān)。主要由駐極體話筒、電阻、電容和LM393集成運(yùn)放比較器構(gòu)成，電阻R11為駐極體話筒提供工作電壓，滑動(dòng)電阻用來調(diào)節(jié)聲控模塊的靈敏度，系統(tǒng)采用單片機(jī)檢測(cè)聲控模塊的輸出端的電平，以獲得當(dāng)前聲音信號(hào)的強(qiáng)弱，來控制智能臺(tái)燈的開關(guān)。其電路如圖4所示。

1.5 環(huán)境光檢測(cè)模塊

環(huán)境光檢測(cè)的功能是檢測(cè)周圍環(huán)境的亮度，使單片可以通過環(huán)境的亮度決定臺(tái)燈開關(guān)的狀態(tài)和燈的亮度。當(dāng)光敏電阻收到光照的時(shí)候，電阻減小，運(yùn)放同向輸入端為低電平，端口1輸出為低電平；當(dāng)光照較弱時(shí)，電阻增加，運(yùn)放同向輸入端為高電平，端口1輸出為高電平。光控電路的輸出信號(hào)經(jīng)過電壓跟隨器后，將比較微弱的電流信號(hào)放大到單片機(jī)能夠識(shí)別的電流，然后由運(yùn)放輸出端將放大后的信號(hào)傳給單片機(jī)的P1.3口。其電路如圖5所示。

2 結(jié)論

系統(tǒng)軟件部分采用C語言編寫，開發(fā)環(huán)境采用Keil C，利用模塊化結(jié)構(gòu)進(jìn)行軟件。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本幼兒智能臺(tái)燈系統(tǒng)具有軟硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于開發(fā)，成本較低，安全可靠，操作方便等特點(diǎn)，可作為產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)，應(yīng)用于家庭、幼兒園等場(chǎng)所，有較強(qiáng)的實(shí)用性。

基金項(xiàng)目：2015年江蘇省大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201513112012Y）

注釋

① 李朝青.單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001.

② 鄧嘉卿，金鑫.基于單片機(jī)的智能窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2015（10）：103-106.

③ 祝斌.51單片機(jī)LED彩燈串行控制器制作[J].科教導(dǎo)刊，2014（6）：205-206.

④ 張仁朝.基于AT89C52單片機(jī)控制的智能臺(tái)燈設(shè)計(jì)[J].南方職業(yè)教育學(xué)刊，2011（11）：15-18.