基于51單片機(jī)控制的智能臺(tái)燈設(shè)計(jì)分析

摘要：本文論述了基于51單片機(jī)控制的智能臺(tái)燈設(shè)計(jì)分析，提出采用超聲波測距，能實(shí)現(xiàn)智能識(shí)別閱讀距離，并語音提醒，預(yù)防近視；采用256個(gè)LED點(diǎn)陣照明，亮度隨意調(diào)節(jié)，燈管并具有靜態(tài)與動(dòng)態(tài)顯字符、示圖形與圖案，個(gè)性化強(qiáng)，有一定的娛樂功能。本設(shè)計(jì)是單片機(jī)與傳感器技術(shù)的一種產(chǎn)品創(chuàng)新，提供給人們?cè)谡彰鳟a(chǎn)品上更多的選擇。

關(guān)鍵詞：51單片機(jī)；超聲波；LED智能臺(tái)燈；點(diǎn)陣照明

中圖分類號(hào)：G 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，臺(tái)燈普遍用于日常生活照明。特別是隨著LED燈的普及，LED臺(tái)燈也得到廣泛使用，但傳統(tǒng)的LED臺(tái)燈大多只限于照明，往往滿足不了人們的需求，特別是滿足人們個(gè)性化追求。目前市場上銷售的臺(tái)燈電子線路結(jié)構(gòu)簡單，功能較為單一。

本智能臺(tái)燈的設(shè)計(jì)，功能多，智能化程度高，是數(shù)字電子技術(shù)領(lǐng)域51單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)與傳感器技術(shù)的一種創(chuàng)新，重點(diǎn)體現(xiàn)在電路功能設(shè)計(jì)方面，具體表現(xiàn)在LED智能臺(tái)燈的功能上。

一、智能臺(tái)燈結(jié)構(gòu)及工作原理

臺(tái)燈硬件設(shè)計(jì)電路包括單片機(jī)主控電路、點(diǎn)陣照明電路、紅外無線遙控電路、超聲波距離檢測電路、語音電路和按鍵控制電路、液晶顯示電路、時(shí)鐘電路等。

1.外觀結(jié)構(gòu)

主要包括燈管、燈臂、燈座、遙控器四部分。燈管部分由256個(gè)LED燈組成，單片機(jī)控制電路、及傳感器模塊內(nèi)嵌在燈臂、燈座中，如圖1所示。

2.電路組成

臺(tái)燈的控制電路包括單片機(jī)模塊、LED點(diǎn)陣模塊、1602液晶模塊、超聲波模塊、紅外線模塊、蜂鳴器模塊、電子時(shí)鐘模塊等。

3.工作原理

圖2是臺(tái)燈總體電路設(shè)計(jì)原理圖，圖1是將電路原理圖的各電路模塊轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)實(shí)物的設(shè)計(jì)圖。

1.臺(tái)燈單片機(jī)主控電路：該電路由圖中1 AT89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)組成及相應(yīng)的控制程序。

2.臺(tái)燈的照明：照明采用4塊8x8的LED點(diǎn)陣，該電路包含三塊74HC573端口擴(kuò)展模塊，使用單片機(jī)的P0口和P2口控制。

3.臺(tái)燈的液晶顯示：臺(tái)燈的信息顯示采用1602液晶顯示器，該電路包含1塊74HC573端口擴(kuò)展模塊，1塊1602液晶顯示屏，數(shù)據(jù)端口采用單片機(jī)的P1口。

4.溫度與時(shí)間：1602顯示的溫度與時(shí)間分別是通過采集溫度傳感器DS1802芯片與時(shí)鐘DS1302芯片得到，這兩個(gè)芯片是通過輸入擴(kuò)展芯片74LS224從單片機(jī)的P1口輸進(jìn)去的，采集到的溫度與時(shí)間在液晶上顯示。

5.無線遙控的實(shí)施：該臺(tái)燈的無線遙控方式采用紅外線，包括紅外線遙控器與紅外線接收管。紅外線接收管通過輸入擴(kuò)展芯片74LS224連接到單片機(jī)的P1口，無線遙控器主要實(shí)現(xiàn)LED燈的開于關(guān)，亮度的調(diào)節(jié)，LED燈花樣點(diǎn)亮顯示控制。

6.看書距離提示：該功能電路的實(shí)現(xiàn)主要通過超聲波距離檢測芯片來實(shí)現(xiàn)，該芯片通過擴(kuò)展芯片74LS224連接到單片機(jī)的P3口。

7.臺(tái)燈面板控制：面板控制按鍵主要采用單片機(jī)獨(dú)立按鍵來實(shí)現(xiàn)，由于單片機(jī)端口不夠用，4個(gè)按鍵通過擴(kuò)展芯片74LS224連接到單片機(jī)的P1口，一個(gè)直接連接到單片機(jī)的P1.7引腳，面板控制按鍵實(shí)現(xiàn)時(shí)間的設(shè)置，鬧鈴功能設(shè)置，臺(tái)燈的開關(guān)控制，亮度調(diào)節(jié)。

8.聲音提示：聲音提示主要由連接到單片機(jī)P3.7的蜂鳴器實(shí)現(xiàn)，蜂鳴器主要功能是看書距離提示，按鍵操作聲音提示，鬧鈴聲音提示。

二、臺(tái)燈使用說明

1.默認(rèn)功能：打開電源開關(guān)，臺(tái)燈默認(rèn)第5檔照明，可根據(jù)照明亮度需要，使用遙控器設(shè)置檔位亮度，液晶顯示器上明顯示時(shí)間、照明檔位、當(dāng)前閱讀距離等。

2.閱讀距離功能：臺(tái)燈在正常照明的情況下，當(dāng)人體靠近臺(tái)燈前面一定距離時(shí)，蜂鳴器發(fā)出聲音報(bào)警，提示閱讀距離太近，這個(gè)閱讀距離可根據(jù)個(gè)人情況通過遙控器設(shè)置。

3.定時(shí)功能：通過遙控器的功能按鍵設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)鬧鐘功能，可實(shí)現(xiàn)定時(shí)開燈、定時(shí)關(guān)燈。

4.娛樂功能：通過遙控器的功能按鍵設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)控制256個(gè)LED燈實(shí)現(xiàn)不同花樣顯示，動(dòng)態(tài)顯示圖形與圖案，如圖3所示。

三、結(jié)束語

綜上所述，本文論述了一種基于51單片機(jī)的智能臺(tái)燈設(shè)計(jì)分析，采用單片機(jī)控制進(jìn)行控制，除正常的照明外，并配備多種功能，整體結(jié)構(gòu)簡單，智能化程度高，操作方便，使用成本低。臺(tái)燈能夠很好地滿足人們閱讀照明的需求，并有閱讀距離提示，使其養(yǎng)成良好的閱讀習(xí)慣，保護(hù)眼睛，同時(shí)具備一些娛樂功能，達(dá)到勞役結(jié)合的目的。

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作者簡介：黎有好（1983-），男，漢族，廣西南寧人，研究生學(xué)歷，廣西理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣自動(dòng)化專業(yè)講師，研究方向?yàn)樽詣?dòng)控制技術(shù)、電子信息技術(shù)、傳感器技術(shù)。

（作者單位：廣西理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院）