智能台灯的设计与实现
摘 要设计了一款采用STC89C51单片机作为核心控制器的智能系统，实现了对台灯周围多项环境参数的检测，通过对自然光线强弱以及周围是否有人等情况的检测实现台灯自动开关功能，通过对阅读者坐姿的检测来实现对错误坐姿的报警从而预防近视的发生，这款系统能显示时间、闹钟提醒、液晶等一些功能，由LCD1602显示器、DS18B20温度传感器、有源蜂鸣器、时钟芯片、光敏传感器和热释电红外传感器等模块构成，通过STC89C51单片机实现了对智能台灯系统光线强度、温度等数据的采集和转换。通过模块设计的方法将智能台灯系统的整体部分化繁为简，逐一进行设计，最终实现所有功能指标。通过对系统的试验检测，优化和改进了缺陷问题，具有性价比高的优点，在照明领域有一定现实意义。
目录
一、 引言 1
（一） 智能台灯的发展背景 1
（二） 主要研究内容 1
二、 智能台灯的方案设计 1
三、 系统硬件设计 2
（一） 智能台灯主控电路设计 2
（二） 环境光线检测电路设计 3
（三） 坐姿检测电路设计 4
（四） 人体检测电路设计 4
（五） 环境温度检测电路设计 5
（六） 蜂鸣器报警电路设计 5
（七） 时间电路设计 6
（八） 液晶显示电路设计 7
（九） 红外遥控电路设计 7
（十） 按键电路设计 8
四、 系统软件设计 8
（一） 智能台灯的主程序设计 8
（二） 检测温度子程序设计 9
（三） 报警子程序设计 10
（四） DS1302驱动子程序设计 10
（五） 光强检测子程序设计 11
（六） 液晶驱动子程序设计 11
（七） 人体感应子程序设计 12
五、 实物安装与调试 13
（一） 实物安装 13
（二） 实物调试 13
（三） 问题总结 14
总结 15
致 谢 16
参考文献 17
附录一 原理图 18
附录二 PCB图 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
19
附录三 元件列表 20
附录四 程序 22
一、引言
智能台灯的发展背景
在当代智能家居已经走进了我们的生活，其中台灯给我们带来了很大的便利，当我们玩手机刷微博的时候都喜欢开着台灯，所以一款智能的台灯对我们是非常有必要的。所谓的智能台灯系统，在硬件电路设计方面采用的是STC89C51单片机作为核心部分，在其片外结合了LCD1602液晶显示屏、DS18B20温度检测器、有源蜂鸣器、DS1302时钟芯片、光敏传感器和热释电红外传感器等功能器件并构建出稳定的驱动电路，通过单片机等微处理器的驱动实现这些功能电路的工作，在软件系统方面通过C语言构建程序代码，通过机器语言的转换，实现对微处理器的控制，最终实现对各个功能电路的控制，从而完成液晶显示、温度检测、蜂鸣式报警、RTC计时、光强检测和人体红外信号捕捉等功能。智能台灯系统的发展背景中总是离不开微型处理器，从开始的传统型到当前的智能型智能台灯系统，我们总是能够发现微处理器在这种系统中扮演着核心角色，深入研究我们可以看到，微型处理器的性能高低直接决定着智能台灯系统整体的性能精度，这主要是因为智能台灯系统所有的功能都需要通过微型处理器来进行控制实现，而在控制过程中必然会掺杂着或多或少的数据运算，之前的4位机到现在的64位机，对于数据运算的性能提升可谓是翻天覆地的，因此高性能微型处理器的出现直接带动了智能台灯系统的发展。
主要研究内容
本文选用STC89C51单片机芯片作为主控器件，结合了LCD1602点阵屏幕、DS18B20温度传感器、有源蜂鸣器、实时时钟芯片、光敏传感器和热释电红外传感器等一些常见器件，设计出了一款具有较高性能的智能台灯系统，实现了对台灯周围多项环境参数的检测，通过对自然光线强弱以及周围是否有人等情况的检测实现对台灯是否需要自动关闭的功能，通过对阅读者坐姿的检测来实现对错误坐姿的报警从而预防近视的发生。
二、智能台灯的方案设计
为了能够将智能台灯系统运行过程中的一些参数如时间、环境温度等数据进行显示，通过LCD1602液晶屏设计了液晶显示电路，为了实现对台灯周围环境的温度数据进行检测，采用了DS18B20温度传感器与单片机进行连接，实现精度不低于0.5摄氏度的环境温度检测。当阅读者坐姿不正确的时候，闹钟的声音提示，通过有源蜂鸣器来实现声音信号输出。为了能够使得系统获取到准确的时间信息，通过DS1302时钟芯片来设计时间产生电路，在系统掉电情况下继续保持计时功能，为智能台灯系统提供准确的计时数据。为了实现对台灯周围环境光线强弱的检测，将使用集成式的光敏传感器模块，实现对环境中光线的强弱进行检测并实时将检测结果输出。采用了热释电传感器实现对台灯周围环境中是否有人进行检测，通过检测人体释放的红外线来检测人体信号。
图1 智能台灯硬件框图
三、系统硬件设计
（一）智能台灯主控电路设计
STC89C51单片机简介
STC89C51单片机的功耗参数相比于市面上常用的一些微处理器芯片来看，具有低功耗特性，这种性能最适合应用在一些对功耗参数较为敏感的产品中，在给这款微处理器芯片施加+5V直流电压后，它可以在3mA左右维持正常工作。STC89C51单片机的突出优点主要是表现在能够通过其内部的8位数据宽度的CPU来完成数据运算处理，这项性能是大多数8位型单片机所达不到的。
图2 STC89C51单片机
最小系统电路设计
由复位电路和晶振电路组成
复位电路原理如图3所示，当9号管脚处于低电平状态可以正常工作，通电时，电容C1两端相当于短路，RST引脚上为高电平，电源通过电阻R1对电容C1充电，RST端电压慢慢下降，降到一点电压值以下，即为低电平，STC89C51单片机将复位，系统重新运行。
目录
一、 引言 1
（一） 智能台灯的发展背景 1
（二） 主要研究内容 1
二、 智能台灯的方案设计 1
三、 系统硬件设计 2
（一） 智能台灯主控电路设计 2
（二） 环境光线检测电路设计 3
（三） 坐姿检测电路设计 4
（四） 人体检测电路设计 4
（五） 环境温度检测电路设计 5
（六） 蜂鸣器报警电路设计 5
（七） 时间电路设计 6
（八） 液晶显示电路设计 7
（九） 红外遥控电路设计 7
（十） 按键电路设计 8
四、 系统软件设计 8
（一） 智能台灯的主程序设计 8
（二） 检测温度子程序设计 9
（三） 报警子程序设计 10
（四） DS1302驱动子程序设计 10
（五） 光强检测子程序设计 11
（六） 液晶驱动子程序设计 11
（七） 人体感应子程序设计 12
五、 实物安装与调试 13
（一） 实物安装 13
（二） 实物调试 13
（三） 问题总结 14
总结 15
致 谢 16
参考文献 17
附录一 原理图 18
附录二 PCB图 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
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附录三 元件列表 20
附录四 程序 22
一、引言
智能台灯的发展背景
在当代智能家居已经走进了我们的生活，其中台灯给我们带来了很大的便利，当我们玩手机刷微博的时候都喜欢开着台灯，所以一款智能的台灯对我们是非常有必要的。所谓的智能台灯系统，在硬件电路设计方面采用的是STC89C51单片机作为核心部分，在其片外结合了LCD1602液晶显示屏、DS18B20温度检测器、有源蜂鸣器、DS1302时钟芯片、光敏传感器和热释电红外传感器等功能器件并构建出稳定的驱动电路，通过单片机等微处理器的驱动实现这些功能电路的工作，在软件系统方面通过C语言构建程序代码，通过机器语言的转换，实现对微处理器的控制，最终实现对各个功能电路的控制，从而完成液晶显示、温度检测、蜂鸣式报警、RTC计时、光强检测和人体红外信号捕捉等功能。智能台灯系统的发展背景中总是离不开微型处理器，从开始的传统型到当前的智能型智能台灯系统，我们总是能够发现微处理器在这种系统中扮演着核心角色，深入研究我们可以看到，微型处理器的性能高低直接决定着智能台灯系统整体的性能精度，这主要是因为智能台灯系统所有的功能都需要通过微型处理器来进行控制实现，而在控制过程中必然会掺杂着或多或少的数据运算，之前的4位机到现在的64位机，对于数据运算的性能提升可谓是翻天覆地的，因此高性能微型处理器的出现直接带动了智能台灯系统的发展。
主要研究内容
本文选用STC89C51单片机芯片作为主控器件，结合了LCD1602点阵屏幕、DS18B20温度传感器、有源蜂鸣器、实时时钟芯片、光敏传感器和热释电红外传感器等一些常见器件，设计出了一款具有较高性能的智能台灯系统，实现了对台灯周围多项环境参数的检测，通过对自然光线强弱以及周围是否有人等情况的检测实现对台灯是否需要自动关闭的功能，通过对阅读者坐姿的检测来实现对错误坐姿的报警从而预防近视的发生。
二、智能台灯的方案设计
为了能够将智能台灯系统运行过程中的一些参数如时间、环境温度等数据进行显示，通过LCD1602液晶屏设计了液晶显示电路，为了实现对台灯周围环境的温度数据进行检测，采用了DS18B20温度传感器与单片机进行连接，实现精度不低于0.5摄氏度的环境温度检测。当阅读者坐姿不正确的时候，闹钟的声音提示，通过有源蜂鸣器来实现声音信号输出。为了能够使得系统获取到准确的时间信息，通过DS1302时钟芯片来设计时间产生电路，在系统掉电情况下继续保持计时功能，为智能台灯系统提供准确的计时数据。为了实现对台灯周围环境光线强弱的检测，将使用集成式的光敏传感器模块，实现对环境中光线的强弱进行检测并实时将检测结果输出。采用了热释电传感器实现对台灯周围环境中是否有人进行检测，通过检测人体释放的红外线来检测人体信号。
图1 智能台灯硬件框图
三、系统硬件设计
（一）智能台灯主控电路设计
STC89C51单片机简介
STC89C51单片机的功耗参数相比于市面上常用的一些微处理器芯片来看，具有低功耗特性，这种性能最适合应用在一些对功耗参数较为敏感的产品中，在给这款微处理器芯片施加+5V直流电压后，它可以在3mA左右维持正常工作。STC89C51单片机的突出优点主要是表现在能够通过其内部的8位数据宽度的CPU来完成数据运算处理，这项性能是大多数8位型单片机所达不到的。
图2 STC89C51单片机
最小系统电路设计
由复位电路和晶振电路组成
复位电路原理如图3所示，当9号管脚处于低电平状态可以正常工作，通电时，电容C1两端相当于短路，RST引脚上为高电平，电源通过电阻R1对电容C1充电，RST端电压慢慢下降，降到一点电压值以下，即为低电平，STC89C51单片机将复位，系统重新运行。
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