一款自動充電藍牙智能臺燈的設(shè)計

周朝霞

（廈門大學(xué)嘉庚學(xué)院，福建 漳州 361305）

0 引 言

普通的臺燈功能單一，不能滿足特別時期時我們閱讀、學(xué)習(xí)和應(yīng)急的需求，目前市場上還是傳統(tǒng)臺燈占主要地位，而隨著智能家居的興起，人們對便捷生活的追求更加急切，本文將藍牙技術(shù)應(yīng)用在臺燈上，可遠程控制臺燈開關(guān)和亮度，擁有獨立電源并能自動充電，將更好地滿足人們對便捷照明的需求。

1 系統(tǒng)設(shè)計

藍牙臺燈以STC89C52單片機為主控芯片，通過數(shù)碼管顯示臺燈剩余電量。選用Android Studio設(shè)計了一款A(yù)PP，通過藍牙HC-06模塊可實現(xiàn)手機終端APP控制LED的開關(guān)、亮度和顏色，選用恒壓限流充電器為系統(tǒng)供電。整體硬件設(shè)計如1所示。

圖1 整體硬件設(shè)計

2 硬件設(shè)計

藍牙臺燈硬件包括：單片機主控芯片、恒壓限流充電電路、ADC采樣電路、數(shù)碼管顯示電路、LED電路、藍牙通信電路。

2.1 充電電路

本文設(shè)計采用恒壓限流的方式給鋰電池充電，外加控制電路實現(xiàn)自動充斷電，電路由220 V轉(zhuǎn)12 V變壓器、整流芯片、濾波電容、穩(wěn)壓電路、大功率電阻、防倒流二極管組成。充電器設(shè)計電路如圖2所示。

圖2 充電電路

2.2 電壓采樣電路

電壓采樣選擇芯片ADC0832，單片機將接收的電壓值顯示在4位數(shù)碼管上，并用H（大于11.5 V）、F（10.4～11.5 V）、L（小于10.4 V）提醒使用者充電鋰電池的大概電量。電壓采樣電路如圖3所示。

圖3 鋰電池電壓采樣

2.3 數(shù)碼管顯示電路

單片機將A/D芯片采得的數(shù)據(jù)顯示在數(shù)碼管上，讓使用者了解臺燈電池的當(dāng)前電量。數(shù)碼管左邊第一位顯示H（High）、F（Fine）、L（Low），第二、第三、第四位顯示電壓值的十位、個位、小數(shù)。當(dāng)電壓值低于10.4 V時，P3.7引腳輸出低電平，觸發(fā)繼電器接通220 V市電開始充電，電壓值高于11.5 V時，斷開繼電器。數(shù)碼管原理如圖4所示。

圖4 數(shù)碼管顯示電路

2.4 繼電器電路

本次選用了5 V低電平觸發(fā)繼電器（高電平觸發(fā)會在單片機上電瞬間閉合一次，影響使用，所以選擇低電平觸發(fā)）。當(dāng)單片機判斷鋰電池電壓低于10.4 V時引腳P3.7輸出低電平，PNP管導(dǎo)通，常開端閉合，鋰電池開始充電。繼電器工作電路如圖5所示。

圖5 繼電器工作電路

2.5 手機界面設(shè)計

手機端用Android Studio編寫了6個按鈕，該6個按鈕分別發(fā)送1～6共6個數(shù)字，以實現(xiàn)手機通過藍牙控制臺燈的開關(guān)和亮度調(diào)整。每個燈有開燈、關(guān)燈、變暗3個按鈕，按鈕“開燈”設(shè)置成固定的占空比，按鈕“變暗”每觸發(fā)一次就會使占空比增加10%，按鈕“關(guān)燈”將占空比設(shè)置為100%，關(guān)閉燈光。系統(tǒng)工作流程如圖6所示，應(yīng)用界面如圖7所示。

圖6 工作流程

圖7 應(yīng)用界面

3 軟件設(shè)計

上電程序初始化各模塊，A/D采樣芯片讀取并轉(zhuǎn)換電壓值，判斷電壓數(shù)值，繼電器做出相應(yīng)控制實現(xiàn)充放電。當(dāng)有按鍵按下時，改變PWM波占空比，改變臺燈亮度或?qū)崿F(xiàn)開關(guān)燈。主程序軟件流程如圖8所示。

圖8 主程序軟件流程

4 測試結(jié)果

經(jīng)測試，該智能藍牙臺燈實現(xiàn)了自動充電、電量監(jiān)測、按鍵開關(guān)與亮度調(diào)整、手機端藍牙開關(guān)與亮度調(diào)整、兩種顏色（白光和黃光）切換等功能。監(jiān)測到臺燈電壓低于10.4 V時開始充電，如圖9所示。電壓高于11.5 V時，繼電器斷開，停止充電，如圖10所示。

圖9 自動充電

圖10 停止充電

5 結(jié) 語

無線通信技術(shù)和智能家居的發(fā)展推動了現(xiàn)代化生活的進程，本文設(shè)計的自動充電、電量提示、兩色顯示、藍牙遠程控制開關(guān)且亮度可調(diào)的智能臺燈更好地適應(yīng)了智能家居的發(fā)展要求。