基于單片機(jī)的光電式電子蠟燭設(shè)計(jì)

楊順　楊晨光

摘要：采用AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)制作一個(gè)光電式電子照明蠟燭，此物品的特點(diǎn)是使用AT89C51單片機(jī)作為控制中心，采用火焰?zhèn)鞲衅髟谟谢鹧婵拷那闆r下使發(fā)光管LED燈發(fā)出橙黃色明亮光線，把聲音檢測傳感器制作為吹氣開關(guān)來對發(fā)光管LED燈進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)電子照明的功能。

關(guān)鍵詞：AT89C51； 火焰?zhèn)鞲衅鳎?聲音檢測傳感器

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）02-0205-03

人類文明的進(jìn)步，電子蠟燭逐漸產(chǎn)生并取代傳統(tǒng)蠟燭成為寵兒。普通的蠟燭燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量有害氣體，并且會(huì)對環(huán)境造成污染，也很容易引發(fā)火災(zāi)，而且浪費(fèi)大量材料，為了安全和節(jié)能方面的考慮，研究發(fā)明了可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)蠟燭的電子蠟燭。

電子蠟燭具有安全環(huán)保不會(huì)產(chǎn)生污染的特性，同時(shí)用電子元件制作的蠟燭不會(huì)發(fā)熱，這讓它能夠有效避免因?yàn)橄灎T燃燒而使得火焰燒著物品現(xiàn)象的發(fā)生。電子蠟燭是電子產(chǎn)品，只要元器件不損壞，就能夠一直使用下去，避免不必要的浪費(fèi)。而且電子蠟燭造型多樣，也比較美觀實(shí)用，可以用它來替代家用小電燈等裝飾用品，舞臺(tái)場景布置等，有著簡易輕便的特點(diǎn)。這些特點(diǎn)決定了電子蠟燭在人們實(shí)際生活中有著重要的使用價(jià)值。

本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，把系統(tǒng)整體分成火焰檢測，聲音檢測，發(fā)光顯示和AT89S51單片機(jī)中控4個(gè)部分分別設(shè)計(jì)。通過這樣模塊化設(shè)計(jì)來區(qū)分整個(gè)系統(tǒng)，把整體分開設(shè)計(jì)，能讓系統(tǒng)條理清楚，易于實(shí)現(xiàn)，還可以大量節(jié)省調(diào)試時(shí)間。

火焰亮度信號(hào)的接收檢測，本文利用的是火焰?zhèn)鞲衅?，將接收到的信?hào)轉(zhuǎn)化為低電平傳輸入到控制中心，控制中心控制信號(hào)輸出來調(diào)節(jié)指示燈發(fā)亮的程度，并且進(jìn)行靈敏度調(diào)節(jié)，使接收信號(hào)更及時(shí)準(zhǔn)確。這個(gè)部分應(yīng)用于電子蠟燭的點(diǎn)亮環(huán)節(jié)。

聲音檢測主要利用聲音傳感器接收聲音信號(hào)，并將駐極話筒和一些貼片電阻接收的聲音信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化。然后單片機(jī)利用聲音檢測輸出得指示信號(hào)轉(zhuǎn)化為自身的TO輸出，使得輸出有效信號(hào)為高電平。這個(gè)部分應(yīng)用于電子蠟燭的熄滅環(huán)節(jié)。發(fā)光顯示部分是一個(gè)發(fā)光管LED燈，接收到信號(hào)燈亮來顯示蠟燭點(diǎn)亮。

AT89C51控制部分采用AT89C51單片機(jī)作為核心來控制整個(gè)系統(tǒng)，我們把已經(jīng)設(shè)定好的程序下載進(jìn)去，火焰?zhèn)鞲衅骱吐曇魴z測傳感器輸入的信號(hào)能通過這個(gè)部分到達(dá)其他的部分，以此來實(shí)現(xiàn)電子蠟燭的全部功能。這個(gè)部分也是電子蠟燭的核心。

1 設(shè)計(jì)總體框圖

控制系統(tǒng)按保證在系統(tǒng)正常工作的前提下盡可能地節(jié)約制作成本。依照實(shí)現(xiàn)的具體功能來設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)框圖如圖1所示：

2 設(shè)計(jì)總體步驟

電子蠟燭主體設(shè)計(jì)可分為兩個(gè)大部分，即蠟燭點(diǎn)亮環(huán)節(jié)和蠟燭熄滅環(huán)節(jié)，把它們分開逐步實(shí)現(xiàn)，就能讓整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加簡單直接。單片機(jī)是人們?yōu)榱朔奖汶娐愤B接，減少使用成本，通過大規(guī)模集成電路技術(shù)逐漸發(fā)展演變而來，AT89C51芯片有40個(gè)引腳，采用雙直插式封裝，在它的40條引腳中，控制線占4條，主電源引腳占2條，外界晶體引腳占2條，其余都是輸入/輸出引腳。

火焰?zhèn)鞲衅魇腔鹧鏅z測部分主要采用的零部件。火焰?zhèn)鞲衅鞯脑硎峭ㄟ^火焰燃燒釋放的紅外線的強(qiáng)弱，通過特定的紅外線接收管可以將不同的火焰亮度所釋放的紅外線信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，最后通過不同紅外線強(qiáng)度信號(hào)所轉(zhuǎn)化的高低電壓平所對應(yīng)的電平信號(hào)傳輸進(jìn)入中央處理器中，中央處理器再做進(jìn)一步的處理，將信號(hào)的不同變化處理成為不同的程序，使得電子蠟燭做出不同的亮度反映。

本文使用探測波長為760納米—1100納米范圍，探測角度為60度內(nèi)的遠(yuǎn)紅外火焰探測器，這種探測器可以將外界的紅外光的強(qiáng)弱變化記錄下來，通過傳感器轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)的變化，再通過A/D轉(zhuǎn)換器將變化的數(shù)值范圍控制在0-255，外界的紅外光信號(hào)越弱，則通過轉(zhuǎn)換的信號(hào)數(shù)值越小，反之，則越大。

本文通過聲音檢測傳感器來設(shè)計(jì)聲音檢測模塊，用來接收聲波，并且顯示所發(fā)出聲音的振幅圖像。聲音檢測傳感器是在內(nèi)部放置一個(gè)敏感話筒。通過聲音產(chǎn)生的振動(dòng)使得話筒內(nèi)的駐極體膜產(chǎn)生不同程度的振動(dòng)，從而引起電容的變化，電容的變化進(jìn)而產(chǎn)生相對微小的電壓變化。這個(gè)電壓被A/D轉(zhuǎn)化后通過被數(shù)據(jù)采集器接受，最后傳遞給計(jì)算機(jī)。

其原理圖和實(shí)物圖如圖4和圖5所示：

發(fā)光顯示部分采用發(fā)光二極管。在電路和儀器中作為指示燈，或者組合成文字或者數(shù)字顯示。氮化鎵二極管發(fā)藍(lán)光，磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。

3 原理圖的設(shè)計(jì)

電路原理圖的設(shè)計(jì)首先要確定原理圖的正確性和合理性，然后把原理圖設(shè)計(jì)得更完美。這是非常重要的，電路圖的設(shè)計(jì)的優(yōu)劣影響到之后實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過程，因此要盡善盡美。

電子蠟燭總程序：#include #include #define uchar unsigned char#defineuint unsigned intsbitled_io = P1^4； //LED燈輸出口sbitflame_io = P1^2；//火焰?zhèn)鞲衅鬏斎肽_sbitsound_io = P1^6；//聲音傳感器輸入腳bit in_flag = 0，out_flag = 0；//設(shè)置輸入信號(hào)有限電平，和輸出信號(hào)有效電平void main（）{

led_io = ～out_flag； //默認(rèn)開機(jī)為熄滅狀態(tài)

while（1）

{

if（flame_io == in_flag） //判斷火焰?zhèn)鞲衅魇欠裼行盘?hào)

{

led_io = out_flag； //將LED燈點(diǎn)亮

}

if（sound_io == in_flag ） //判斷聲音傳感器是否有信號(hào)

{

led_io = ～out_flag； //將LED等熄滅

}

}}

4 安裝調(diào)試

經(jīng)過安裝調(diào)試，模擬蠟燭點(diǎn)亮過程。用打火機(jī)火焰靠近火焰?zhèn)鞲衅魈筋^，探頭檢測到火焰，黃色LED燈，即模擬“蠟燭”點(diǎn)亮。模擬蠟燭熄滅過程。對聲音檢測傳感器的駐極體話筒吹一口氣，LED燈即熄滅，和普通蠟燭吹滅方式一致。實(shí)驗(yàn)證明此設(shè)計(jì)方案是完全可行的，完全實(shí)現(xiàn)了基于單片機(jī)的電子蠟燭功能，為蠟燭的電子化環(huán)?；峁┝诵滤悸?。