红外线自动控制台灯的设计
目 录
声 明 2
一、 绪论 1
（一）本设计研究的背景与意义 1
（二）本课题的主要研究内容 2
二、总设计方案 3
（一） 设计内容 3
（三）总体要求 3
（三） 设计构思 3
（四） 总体电路图 4
三、单元电路的设计 5
（一） AT89C51 单片机 5
1、单片机的选择 5
2、关于AT89C51 6
（二） 传感器及信号处理电路 7
1、 BISS0001 芯片 8
2、热释电红外传感器 10
3、光敏电阻 11
4、 信号处理电路仿真图 12
（三）计时提醒电路 13
1、基本原理 13
2、计时功能的设计 14
3、显示部分的设计 14
4、计时提醒电路的仿真结果 14
（四） 灯光控制电路 15
1、基本原理 15
四、 系统软件设计 16
（一）总体程序 16
（二）主程序流程图 17
（三）蜂鸣器报警子程序 18
五、总结 19
六、致谢 19
参考文献 20
附录 22
一、绪论
（一）本设计研究的背景与意义
什么是当今社会发展的主流？节能、环保、科学、智能化、人性化。如今很多的高科技产品的家用电器走进了人们的生活，方便了人们的生活和效率。上古时期，钻木取火是最古老的去火方法，等发展到了旧石器时 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
代，北京猿人就已经在生活中使用火了。从篝火照明到慢慢的会使用火把。油灯和烛灯在中国古代的历史上占有重要的地位，最早的灯具光源是脂烛。到了秦始皇时期，灯具铸造就变得极其华丽，两个汉时期灯具盛行，各种材质的灯具出现在人们的生活中，其中以陶质灯具最为流行，随之出现的有铁质、石灯。唐朝时期，出现了著名的唐三彩、白瓷灯，还有一些两用灯具。没有电灯之前，人类生活还是主要使用煤油灯，我至今还记得晓得时候我家有过一盏没有灯，烧起来有很多黑色的垃圾，既不环保，又不安全，所以好几代的科学家们想尽办法，想发明一种安全环保有方便的电灯。1879年，美国的一位科学家经过好几年的反复实践，终于发明了世界上第一盏电灯，罚酒是伟大的爱迪生，从此电灯就走进了千家万户，方便了人们。白炽灯灯光泛白，耗电量大，1978年，荷兰首先发明了一种节能灯，也叫做紧凑型荧光灯。紧接着，1994年世界上第一款LED灯在日本问世，从此人们走上了开发LED的浪潮，公园LED照明灯，LED交通灯，LED显示屏。除了家用电灯外，人们也几经不在拘泥于照明，更加方便的灯具赢得了人们的喜爱。台灯，是一位德国设计师设计发明的，从此台灯走进了人们的生活，方便了人们。
当今社会，台灯按灯源分主要分为三种：白炽灯、卤钨灯和荧光灯。白炽灯和卤钨灯灯光较暗，荧光灯灯光较亮，较暗和较亮都不好，较暗会使使用者靠近桌面，会大大的增大了近视的出现，灯光较强会损伤人的视网膜，对眼睛产生危害。按外观分，可分为两种，一种是立柱式的，一种是有夹子的。缺点是电压不安全，电压太高，万一触碰会对人体产生伤害；还有是日光灯还具有频闪效应，长时间使用会损伤人的眼睛；最重要的就是很耗电；人工化，需要人们手动开关，如果忘记关灯就会造成电的浪费，不环保。所以人们迫切的需要一种台灯来解决人们的问题。红外线自动控制台灯满足了人们的需求，它可以自动开关，自动调节亮度，解决了人们不小心浪费电和灯光影响视力的问题。同时太能纠正人们的坐姿，防止产生颈椎病，在黑暗中省去了黑暗摸灯的烦恼。有时候歪歪扭扭的坐着，靠近桌面容易引起近视，有时学习累了趴在桌子上睡觉，台灯就会过一会自动熄灭。不触电、寿命长、节能、环保无辐射、无污染等优势快速的账龄了国内外的市场。随着科学家们对智能科学的深入探讨和研究，人们生活变得更智能，更方便。在生活中电子产品的使用越来越多，而人们对电子产品的要求也越来越高。就拿台灯而言，从以前的白炽灯，到现在的节能灯，它们各有各的优点与缺点，科学的进步社会的进步，人们的需求也在不断提高，不在仅仅的拘泥于亮度和节能环保，更重要的是人性化、智能化。
（二）本课题的主要研究内容
为了更方便、快捷、安全、高效的使用，本次的课题是红外线自动控制台灯的设计。我认为此次课题的设计很符合现在人们的生活，台灯是最普遍的家用照明器，但是对人类眼睛产生伤害的也并不少，台灯传统对于人们伤害很大市面上所谓的护眼灯，而在此设计中我们将减少灯光对眼睛的伤害，更好的保护同学们的视力，在设计上有详细的说明，如设计思路和控制技术及电路的解析。核心器件是AT89C51单片机，在一下内容里会有对此单片机的详细介绍。以C语言为主要软件对程序的编写等等，从而实现更可靠、安全方面性能。
二、总设计方案
（一） 设计内容
设计一款能红外线自动控制台灯的控制器，方便人们的生活，实现自动开关控制台灯，人性化、智能化。其功能如下：
1、当亮度足够的时候，红外线控制台灯自动关闭；在有些昏暗的时候，检测到人体发出的信号则自动点亮,并且能根据周围环境的亮度自动调节功率；
2、可以发出警报：计时器工作电路计时工作一小时,控制灯光发出闪烁信号，提醒使用者起立活动，防止长时间坐着的疲劳产生的颈椎病，预防近视的产生。
（三）总体要求
1、设计原理及整体设计思路，画出本系统原理图；
2、给出具体单元设计，画出单元电路；
3、系统仿真。
4、画出流程图。
（三） 设计构思
1、系统组成及电路设计。
图1 整个系统原理框图
如图1所示，本设计主要由三部分组成：
1. 红外热释传感器电路和信号处理电路：接收信号，将接收的光信号和红外信号转变成电信号。
2. 中央处理单元电路：处理收到的信号和发出控制命令。
3. 计时提醒电路和灯光控制电路：发出报警信号，给出提醒并根据AT89C51 给出的命令控制灯光。
（四） 总体电路图
本设计的工作过程为：一，热释红外传感器和光敏电阻检测红外信号和光信号，检测到后由端口2 发出信号，经过信号处理电路把波形转化成数字信号输入到单片机，在此过程中同时还要通过光敏电阻进行光照强度检测：光照较强时，光敏电阻阻值比较小，端口P3.3 电平较低，AT89C51 不进行工作；光照较弱时，光敏电阻阻值变大，端口P3.3 电平较高，将此电平送到单片机。单片机AT89C51接收发出的开灯信号并向处理器发出控制信息将台灯点亮，此时计时提醒电路开始计时，当工作到一定时间的时候（设定时间)，提醒电路开始工作，发出警报（经过蜂鸣器），提醒使用者起身活动。
电路图如图2 所示：
图2 智能台灯电路原理图
三、单元电路的设计
（一） AT89C51 单片机
1、单片机的选择
单片机是本系统最重要的部分，它不但要接收热释电传感器传来的模拟信号，还要控制相应的计时器模块和报警模块，也就是说单片机AT89C51接收发出的开灯信号并向处理器发出控制信息将台灯点亮，同时计时提醒电路开始计时，当工作到一定时间的时候（设定时间)，提醒电路开始工作，发出警报。在单片机实现的这些功能之中，对转换好的信号做数字滤波，再对信号进行数字化处理，在数码管上显示出来。在实际应用之中AT89C51单片机应用的很广泛，开发的工具多、容易学习、价格低、最适合民用、商用，用途是十分的广泛的，根据以上优点，本篇论文用AT89C51作为信号处理和报警控制的核心部件。
声 明 2
一、 绪论 1
（一）本设计研究的背景与意义 1
（二）本课题的主要研究内容 2
二、总设计方案 3
（一） 设计内容 3
（三）总体要求 3
（三） 设计构思 3
（四） 总体电路图 4
三、单元电路的设计 5
（一） AT89C51 单片机 5
1、单片机的选择 5
2、关于AT89C51 6
（二） 传感器及信号处理电路 7
1、 BISS0001 芯片 8
2、热释电红外传感器 10
3、光敏电阻 11
4、 信号处理电路仿真图 12
（三）计时提醒电路 13
1、基本原理 13
2、计时功能的设计 14
3、显示部分的设计 14
4、计时提醒电路的仿真结果 14
（四） 灯光控制电路 15
1、基本原理 15
四、 系统软件设计 16
（一）总体程序 16
（二）主程序流程图 17
（三）蜂鸣器报警子程序 18
五、总结 19
六、致谢 19
参考文献 20
附录 22
一、绪论
（一）本设计研究的背景与意义
什么是当今社会发展的主流？节能、环保、科学、智能化、人性化。如今很多的高科技产品的家用电器走进了人们的生活，方便了人们的生活和效率。上古时期，钻木取火是最古老的去火方法，等发展到了旧石器时 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
代，北京猿人就已经在生活中使用火了。从篝火照明到慢慢的会使用火把。油灯和烛灯在中国古代的历史上占有重要的地位，最早的灯具光源是脂烛。到了秦始皇时期，灯具铸造就变得极其华丽，两个汉时期灯具盛行，各种材质的灯具出现在人们的生活中，其中以陶质灯具最为流行，随之出现的有铁质、石灯。唐朝时期，出现了著名的唐三彩、白瓷灯，还有一些两用灯具。没有电灯之前，人类生活还是主要使用煤油灯，我至今还记得晓得时候我家有过一盏没有灯，烧起来有很多黑色的垃圾，既不环保，又不安全，所以好几代的科学家们想尽办法，想发明一种安全环保有方便的电灯。1879年，美国的一位科学家经过好几年的反复实践，终于发明了世界上第一盏电灯，罚酒是伟大的爱迪生，从此电灯就走进了千家万户，方便了人们。白炽灯灯光泛白，耗电量大，1978年，荷兰首先发明了一种节能灯，也叫做紧凑型荧光灯。紧接着，1994年世界上第一款LED灯在日本问世，从此人们走上了开发LED的浪潮，公园LED照明灯，LED交通灯，LED显示屏。除了家用电灯外，人们也几经不在拘泥于照明，更加方便的灯具赢得了人们的喜爱。台灯，是一位德国设计师设计发明的，从此台灯走进了人们的生活，方便了人们。
当今社会，台灯按灯源分主要分为三种：白炽灯、卤钨灯和荧光灯。白炽灯和卤钨灯灯光较暗，荧光灯灯光较亮，较暗和较亮都不好，较暗会使使用者靠近桌面，会大大的增大了近视的出现，灯光较强会损伤人的视网膜，对眼睛产生危害。按外观分，可分为两种，一种是立柱式的，一种是有夹子的。缺点是电压不安全，电压太高，万一触碰会对人体产生伤害；还有是日光灯还具有频闪效应，长时间使用会损伤人的眼睛；最重要的就是很耗电；人工化，需要人们手动开关，如果忘记关灯就会造成电的浪费，不环保。所以人们迫切的需要一种台灯来解决人们的问题。红外线自动控制台灯满足了人们的需求，它可以自动开关，自动调节亮度，解决了人们不小心浪费电和灯光影响视力的问题。同时太能纠正人们的坐姿，防止产生颈椎病，在黑暗中省去了黑暗摸灯的烦恼。有时候歪歪扭扭的坐着，靠近桌面容易引起近视，有时学习累了趴在桌子上睡觉，台灯就会过一会自动熄灭。不触电、寿命长、节能、环保无辐射、无污染等优势快速的账龄了国内外的市场。随着科学家们对智能科学的深入探讨和研究，人们生活变得更智能，更方便。在生活中电子产品的使用越来越多，而人们对电子产品的要求也越来越高。就拿台灯而言，从以前的白炽灯，到现在的节能灯，它们各有各的优点与缺点，科学的进步社会的进步，人们的需求也在不断提高，不在仅仅的拘泥于亮度和节能环保，更重要的是人性化、智能化。
（二）本课题的主要研究内容
为了更方便、快捷、安全、高效的使用，本次的课题是红外线自动控制台灯的设计。我认为此次课题的设计很符合现在人们的生活，台灯是最普遍的家用照明器，但是对人类眼睛产生伤害的也并不少，台灯传统对于人们伤害很大市面上所谓的护眼灯，而在此设计中我们将减少灯光对眼睛的伤害，更好的保护同学们的视力，在设计上有详细的说明，如设计思路和控制技术及电路的解析。核心器件是AT89C51单片机，在一下内容里会有对此单片机的详细介绍。以C语言为主要软件对程序的编写等等，从而实现更可靠、安全方面性能。
二、总设计方案
（一） 设计内容
设计一款能红外线自动控制台灯的控制器，方便人们的生活，实现自动开关控制台灯，人性化、智能化。其功能如下：
1、当亮度足够的时候，红外线控制台灯自动关闭；在有些昏暗的时候，检测到人体发出的信号则自动点亮,并且能根据周围环境的亮度自动调节功率；
2、可以发出警报：计时器工作电路计时工作一小时,控制灯光发出闪烁信号，提醒使用者起立活动，防止长时间坐着的疲劳产生的颈椎病，预防近视的产生。
（三）总体要求
1、设计原理及整体设计思路，画出本系统原理图；
2、给出具体单元设计，画出单元电路；
3、系统仿真。
4、画出流程图。
（三） 设计构思
1、系统组成及电路设计。
图1 整个系统原理框图
如图1所示，本设计主要由三部分组成：
1. 红外热释传感器电路和信号处理电路：接收信号，将接收的光信号和红外信号转变成电信号。
2. 中央处理单元电路：处理收到的信号和发出控制命令。
3. 计时提醒电路和灯光控制电路：发出报警信号，给出提醒并根据AT89C51 给出的命令控制灯光。
（四） 总体电路图
本设计的工作过程为：一，热释红外传感器和光敏电阻检测红外信号和光信号，检测到后由端口2 发出信号，经过信号处理电路把波形转化成数字信号输入到单片机，在此过程中同时还要通过光敏电阻进行光照强度检测：光照较强时，光敏电阻阻值比较小，端口P3.3 电平较低，AT89C51 不进行工作；光照较弱时，光敏电阻阻值变大，端口P3.3 电平较高，将此电平送到单片机。单片机AT89C51接收发出的开灯信号并向处理器发出控制信息将台灯点亮，此时计时提醒电路开始计时，当工作到一定时间的时候（设定时间)，提醒电路开始工作，发出警报（经过蜂鸣器），提醒使用者起身活动。
电路图如图2 所示：
图2 智能台灯电路原理图
三、单元电路的设计
（一） AT89C51 单片机
1、单片机的选择
单片机是本系统最重要的部分，它不但要接收热释电传感器传来的模拟信号，还要控制相应的计时器模块和报警模块，也就是说单片机AT89C51接收发出的开灯信号并向处理器发出控制信息将台灯点亮，同时计时提醒电路开始计时，当工作到一定时间的时候（设定时间)，提醒电路开始工作，发出警报。在单片机实现的这些功能之中，对转换好的信号做数字滤波，再对信号进行数字化处理，在数码管上显示出来。在实际应用之中AT89C51单片机应用的很广泛，开发的工具多、容易学习、价格低、最适合民用、商用，用途是十分的广泛的，根据以上优点，本篇论文用AT89C51作为信号处理和报警控制的核心部件。
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