第1节 引 言 ................................................................................................................................... 2
1.1 智能台灯系统概述 ............................................................................................................ 2 1.2 本设计任务和主要内容................................................................................................... 4 第2节 系统主要硬件电路设计 ................................................................................................... 5
2.1 单片机主机系统电路 ....................................................................................................... 5
2.1.1系统电路组成 ......................................................................................................... 5 2.1.2系统工作原理 ......................................................................................................... 5 2.1.3系统控制核心 ......................................................................................................... 6 2.2 红外传感器电路 ................................................................................................................ 7
2.2.1人体位置检测 ......................................................................................................... 8 2.2.2环境光检测 .............................................................................................................. 8 2.2.3过零检测部分 ......................................................................................................... 9 2.3 输出控制部分电路 ............................................................................................................ 9 2.4 电源控制部分 ................................................................................................................... 10 2.5 遥控器部分 ....................................................................................................................... 11 第3节 系统的软件设计 ............................................................................................................... 12
3.1 系统程序框图 ................................................................................................................... 12 3.2 系统主程序设计 .............................................................................................................. 13 3.3 采样子程序设计 .............................................................................................................. 15 3.4 数据处理 ............................................................................................................................ 16
3.3.1滤波程序设计 ....................................................................................................... 16 3.3.2遥控器程序设计 ................................................................................................... 17
第4节 结束语 ................................................................................................................................. 19
参考文献 ............................................................................................................................................... 20
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基于单片机的智能台灯系统
第1节 引 言
台灯已是千家万户的必需生活用品，经常由于忘记关灯而造成巨大的能源浪费。
当夜晚来临时，人们又摸黑去开灯，非常不方便。在这里设计了以人体红外辐射传感控制电路。当人体在台灯的范围内且环境光强较弱时，自动感应开灯；当人体太靠近桌面时，台灯自动感应，警告纠正坐姿，若在一定时间内未离开桌面则自动熄灭。当人离开时则自动关灯，达到节约能源的目的。
单片机控制部分采用AT89C51单片机为核心，主要由热释电红外传感器，光敏电阻信号处理电路，提醒电路，灯光控制电路，故障报警电路等组成，软件选用汇编语言编程。单片机可将热释电红外传感器检测到的人体辐射红外信号及光强信号的模拟量转换成数字量。该系统灵活性强，易于操作，可靠性高，将会有更广阔的开发前景。通过研
1.1 智能台灯系统概述
随着科技的高速发展，各种各样的科技产品、家用电器走入人们的生活，这一切都大大地提高了人们的工作效率、改善了人们的生活，现在电器的发展趋势是智能化，这样会使人们使用起来更方便。智能化产品在各个领域都有出色的应用，所以我们打算研究是智能化台灯。虽然按键式的台灯还是台灯市场的主体。但是，现代电子技术的发展和人们的需求变化，已使传统的台灯感受到产品更新换代的威胁。智能型的电器产品渐渐进入人们的生活中。
台灯是人们生活中用来照明的一种家用电器。它一般分为两种，一种是立柱式的，一种是有夹子的。它的工作原理主要是把灯光集中在一小块区域内，集中光线，便于工作和学习。一般台灯用的灯泡是白炽灯或者节能灯泡。 有的台灯还有应急功能，用于停电时无电照明已用来应急。它是千家万户的必需生活用品。
目前，灯具市场上出售的台灯种类繁多，一般的台灯均采用220V交流电源供电，日光灯管、白炽灯泡为光源，手动开关或触摸感应式开关来控制。但这类台灯，存在很多弊端，一是电压是不安全电压，给人们使用带来不安全因素；二是日光灯还具有频闪效应，经常使用会给人的眼睛带来一定的伤害；三是耗电量大、台灯通常都是以日光灯为主，在几瓦到几十瓦之间；四是人工化，人们由于手工操作，往往会忘记关灯，这也造成电能的浪费，到目前为止，在灯具市场上，很少见到采用+6V的直流电
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源供电的一种人体智能台灯，它具有既不会出现触电，使用寿命长，无辐射，又无污染等优点。
智能台灯可分成自动和手动两种模式。在自动模式下，台灯能根据环境光的亮暗与人是否被台灯所检测到（人是否在）来自动开启台灯。当人被微机检测到，环境光又达到某个程度的时候（可以设定与调节），台灯就会开启。如果环境光没有达到这个程度，台灯不会开启。当人没有被微机检测到，无论多暗，台灯也不会开。 手动模式是为了不习惯使用自动模式的人或是台灯中的微机出故障等紧急情况时用的。在手动模式下，智能台灯和普通台灯是一样使用的。
智能台灯最大的优点就是省电和方便。方便不用多说了，来之则亮，去之则暗，不用动手。省电是比较重要的，现在全世界都缺少电能，2003年，美国和加拿大大面积停电。我国也是，每到夏天就有很多省市拉闸限电。如果用上我们的智能台灯，那么假设一天我们可以节省10min 的开灯时间，灯上装的是10W的节能灯泡（一个10W的节能灯泡相当于40W的白炽灯泡）。节省的电能为10Wｘ600s = 6000J ，一个月（30天）就能节省180000J，一年就能节省2190000J的电能，相当于0.6千瓦时。不要小看这个0.6千瓦时的电能。如果全国人都能每年节省0.6千瓦时的电能，那么每年全国会省下7.8亿千瓦时的电能，这7.8亿千瓦时的电能相当节省接近4亿人民币，4亿人民币可以建造多少所希望小学，可以救助多少无家可归的孤儿，可以圆多少贫穷的孩子无法圆的上学梦啊！更重要作用的是环境保护。大家都知道我国有70%的电能来自火力发电厂，而火力发电厂少发一度电（就是1千瓦时）会减少1千克的CO2排放。那么节省3.9亿度的电能就等于少向大气排放39万吨的CO2 ，而CO2是温室效应的最归祸首。就是因为全球向大气排入过多的CO2，导致了温室效应的加剧，海平面上升，大片的土地被淹没，气候变暖，降水和土壤湿度进一步减少，气候逐渐干旱，土地沙漠化和草原退化将变的更加严重。
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1.2 本设计任务和主要内容
本论文主要研究单片机控制的智能台灯系统，分别对环境光的亮度、人体的位置、光线自动调节及系统设备的软、硬件各个部分进行了研究。
主要内容如下：
① 根据智能技术的特点，进行智能台灯系统的整体研究与设计。 ② 根据感知环境光的特点，对周围的亮度进行记录和识别。 ③ 使用光线自动调节功能，对亮度进行正确的调节。
④ 根据热释电红外传感器来感知人体的位置，判断是否开关，或者是否发出相应警告纠正坐姿的控制方式。
⑤ 针对人体位置难以用精确的数学模型描述的特点，采用模糊控制理论，对这一理论进行了深入的研究，重点研究区分的模糊控制方式。 ⑥ 无线遥控器系统的发射与接受功能的设计思路的明确。
相关公式如下： 可变电阻确定如下：
R?Vcc?50?103??50K? I (2-1)
限流电阻确定如下：
R?
Vcc?330? I (2-2)
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第2节 系统主要硬件电路设计
2.1 单片机主机系统电路
2.1.1 系统电路组成
AT89C51 单片机 信号 处理 电路 热释电红外传感器1 热释电红外传感器2 遥控器 电源控制电路 输出提醒电路
图2-1 单片机控制系统原理框图
本系统组成如图一所示，主要由三部分组成：
1) 传感器及信号处理部分：检测人体辐射红外信号及光强信号经过处理后变成可处理的数字信号
2) 以89C51组成的中央处理单元：处理信号并发出控制命令
3) 输出提醒电路及电源控制控制电路 ：给出提醒信号并根据89C51给出的命令控制灯光
2.1.2 系统工作原理
整个系统是以89C51控制下工作的。其工作过程为：当环境光比较强时，光敏电阻阻值比较小，信号处理电路检测到低电平信号，禁止热释电红外传感器工作，省去了89C51处理过程。当环境光比较弱时，光敏电阻阻值变大，信号处理电路接收
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