基于STC89C52單片機(jī)的智能臺(tái)燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)

沈天元

摘 要臺(tái)燈在人們的日常工作和生活中經(jīng)常用到，從方便用戶(hù)的角度，臺(tái)燈逐漸實(shí)現(xiàn)了智能化，兼具自動(dòng)調(diào)光、日歷、時(shí)鐘等功能。本文對(duì)基于STC89C52單片機(jī)的智能臺(tái)燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析和討論。

【關(guān)鍵詞】STC89C52單片機(jī) 智能臺(tái)燈 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能臺(tái)燈的出現(xiàn)，為人們的工作生活提供了便利，不過(guò)當(dāng)前多數(shù)臺(tái)燈一般僅能夠依靠硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)關(guān)，功能相對(duì)單一，無(wú)法很好地滿(mǎn)足人們個(gè)性化需求。對(duì)此，可以采用軟件和硬件相互結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)臺(tái)燈自動(dòng)調(diào)光，配合日歷顯示和時(shí)鐘功能，能夠提升臺(tái)燈的智能性和便利性。

1 硬件設(shè)計(jì)

1.1 總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件部分采用了STC89C52單片機(jī)、LCD12864顯示模塊、LED燈、DS1302時(shí)鐘以及觸摸開(kāi)關(guān)、BH1750光強(qiáng)傳感器等。

1.2 模塊設(shè)計(jì)

（1）單片機(jī)模塊，STC89C52單片機(jī)在具備良好性能的同時(shí)，成本低和功耗低，其本身配備512字節(jié)的RAM、32位I/O接口，以及3個(gè)16位定時(shí)器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)其他功能模塊的控制；

（2）LED燈模塊，選擇轉(zhuǎn)色溫?zé)襞?，可以針?duì)不同的需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，為用戶(hù)提供更加舒適的體驗(yàn)；

（3）LCD12864顯示模塊，可以通過(guò)單片機(jī)，向LCD顯示模塊輸入數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于日歷、時(shí)間以及燈光亮度的顯示；

（4）DS1302時(shí)鐘模塊，考慮時(shí)鐘顯示與臺(tái)燈開(kāi)閉的矛盾，增加記憶功能，確保在每次開(kāi)啟臺(tái)燈后時(shí)間都可以準(zhǔn)確顯示，不需要重新調(diào)整；

（5）BH1750光強(qiáng)傳感器，利用BH1750FV1芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境光照強(qiáng)度的檢測(cè)分析，將測(cè)得的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)傳輸給單片機(jī)，由單片機(jī)進(jìn)一步處理；

（6）觸摸開(kāi)關(guān)模塊，通過(guò)觸摸開(kāi)關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光亮度、日期、時(shí)間等的調(diào)整；

（7）EEPROM存儲(chǔ)模塊，可以接收并存儲(chǔ)單片機(jī)傳輸?shù)臒艄饬炼刃畔?，在臺(tái)燈重新開(kāi)啟時(shí)，將信息傳輸會(huì)單片機(jī)，確保臺(tái)燈每一次開(kāi)啟都可以恢復(fù)上次關(guān)閉時(shí)的亮度。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 主程序設(shè)計(jì)

為了確保單片機(jī)內(nèi)部硬件能夠正常運(yùn)作，主程序運(yùn)行需要延遲100ms，之后對(duì)相應(yīng)功能模塊進(jìn)行初始化操作，編寫(xiě)while進(jìn)入無(wú)限循環(huán)。在循環(huán)中，可以?huà)呙栌|摸開(kāi)關(guān)對(duì)其工作方式進(jìn)行設(shè)置，延時(shí)180ms，對(duì)傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，將之存儲(chǔ)在BUF中，與預(yù)先設(shè)定好的數(shù)值進(jìn)行對(duì)比。取得時(shí)鐘模塊內(nèi)部數(shù)據(jù)，結(jié)合LcdUptada函數(shù)對(duì)時(shí)鐘及BH1750相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。

2.2 調(diào)光程序設(shè)計(jì)

設(shè)置發(fā)送起始信號(hào)、停止和應(yīng)答信號(hào)，讀取BH1750FV1內(nèi)部數(shù)據(jù)。發(fā)送起始信號(hào)設(shè)置時(shí)，需要適當(dāng)拉高時(shí)鐘線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)，延時(shí)5μs，之后拉低數(shù)據(jù)線(xiàn)，再延遲5μs，拉低時(shí)鐘線(xiàn)；發(fā)送停止信號(hào)設(shè)置時(shí)，需要拉高時(shí)鐘線(xiàn)，拉低數(shù)據(jù)線(xiàn)，延遲5μs后，拉高數(shù)據(jù)線(xiàn)，在延時(shí)5μs；發(fā)送應(yīng)答信號(hào)設(shè)置時(shí)，需要先對(duì)應(yīng)答信號(hào)入口參數(shù)進(jìn)行寫(xiě)入操作，拉高時(shí)鐘線(xiàn)，延時(shí)5μs后拉低時(shí)鐘線(xiàn)，繼續(xù)延時(shí)5μs。讀取相關(guān)數(shù)據(jù)后，應(yīng)答信號(hào)入口參數(shù)為1，拉高時(shí)鐘線(xiàn)，延時(shí)5μs，再拉高數(shù)據(jù)線(xiàn)，延時(shí)5μs，完成信號(hào)設(shè)置。如果想要設(shè)置一個(gè)舒適的光照強(qiáng)度，可以對(duì)比傳感器采集到的環(huán)境光照強(qiáng)度，若其小于設(shè)定值，可以增加亮度，反之則調(diào)低亮度，可以在EEPROM中存儲(chǔ)當(dāng)前臺(tái)燈光照強(qiáng)度，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)隨光照強(qiáng)度變化隨時(shí)更新，確保在下次臺(tái)燈開(kāi)啟時(shí)，能夠通過(guò)數(shù)據(jù)讀取，恢復(fù)上次關(guān)閉時(shí)臺(tái)燈的亮度。

2.3 時(shí)鐘程序設(shè)計(jì)

初始化DS1302模塊，進(jìn)行日歷和時(shí)鐘設(shè)置，確?？刂泼顬閃P=0，做好寫(xiě)操作，寫(xiě)入秒后，令WP=1，寫(xiě)保護(hù)，依照這樣的流程，對(duì)分、時(shí)以及年月日進(jìn)行依次設(shè)置。從單片機(jī)讀取當(dāng)前信息，傳輸?shù)紻S1302中，關(guān)閉臺(tái)燈再打開(kāi)，存儲(chǔ)在模塊中的信息會(huì)被單片機(jī)讀取，保證時(shí)間準(zhǔn)確，不會(huì)因?yàn)榕_(tái)燈關(guān)閉而導(dǎo)致時(shí)鐘停止。

2.4 開(kāi)關(guān)程序設(shè)計(jì)

對(duì)觸摸開(kāi)關(guān)進(jìn)行相應(yīng)的寄存器定義，之后全面掃描。觸摸Key1開(kāi)關(guān)，可以打開(kāi)或者關(guān)閉臺(tái)燈，每一次關(guān)閉再開(kāi)啟，臺(tái)燈的色溫都會(huì)在三種色溫之間循環(huán)。觸摸Key2和Key3開(kāi)關(guān)，可以對(duì)臺(tái)燈的亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)（Key2增強(qiáng)，Key3減弱）；觸摸開(kāi)關(guān)Key4-Key7可以對(duì)日歷和時(shí)鐘進(jìn)行調(diào)節(jié)：Key4開(kāi)關(guān)可以選擇需要調(diào)節(jié)的內(nèi)容，通過(guò)觸摸的方式，光標(biāo)可以依次在年、月、日、時(shí)、分、秒依次循環(huán)；Key5開(kāi)關(guān)可以退出調(diào)節(jié)模式；Key6和Key7開(kāi)關(guān)可以對(duì)光標(biāo)所在位置的數(shù)字進(jìn)行增加或者減少，單次觸摸調(diào)節(jié)的量為1。Key8開(kāi)關(guān)可以對(duì)智能臺(tái)燈的自適應(yīng)功能進(jìn)行調(diào)節(jié)，觸摸一下啟動(dòng)自適應(yīng)功能，再次觸摸會(huì)關(guān)系自適應(yīng)功能。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，本文基于STC89C52單片機(jī)，對(duì)智能臺(tái)燈系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，通過(guò)相應(yīng)的軟件程序，實(shí)現(xiàn)了硬件模塊的有機(jī)聯(lián)系，可以在LCD屏幕上對(duì)臺(tái)燈亮度信息以及日期、時(shí)間信息進(jìn)行顯示，通過(guò)觸摸開(kāi)關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)臺(tái)燈開(kāi)閉以及自適應(yīng)功能開(kāi)閉，也可以對(duì)色溫、光照強(qiáng)度、時(shí)間等進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)試用和問(wèn)卷調(diào)查，臺(tái)燈的智能性、舒適性和便利性得到了充分肯定，用戶(hù)也提出了一些富有建設(shè)性的意見(jiàn)，如增加鬧鐘功能、溫度顯示功能等，可以更進(jìn)一步的提升臺(tái)燈的智能化程度。

參考文獻(xiàn)

[1]李書(shū)婷，韓國(guó)富，吳小林，等.基于STC89C52單片機(jī)的教室燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2017（01）：52-54.

[2]肖雅金，胡子牛，張偉，等.基于STC89C52的智能臺(tái)燈軟件設(shè)計(jì)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2017，13（02）：248-250.

[3]阮文韜，張志，任曉娜.基于STC89C52的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].信息系統(tǒng)工程，2016（02）：129-130.

作者單位

南京市第二十九中學(xué) 江蘇省南京市 210024