测控技术与仪器毕业论文--基于51单片机的智能台灯设计.doc

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本科生毕业设计（论文）

论文题目

：

基于51单片机的智能台灯设计

摘要

生活会在慢慢改变，智能化也在渐渐普及。

智能化的灵域已经涵盖了人们生活的各个领域，包括了日常的生活、学习，我们也习惯了智能化产品给我们带来的便利。

在电子产品中，智能化是它的最终方向，也是人们不断在这领域前进的意义。

众所周知，智能化的产品是占据着越来越大的地位。

智能家电就是一个最简单而最实际的例子。

在这个时代，各个销售平台上都充斥着各式各样的智能产品，智能化家电也走进了千家万户。

在大部分的智能家电中都有着相同的特性。

它们都有着一个“心脏”，那就是靠单片机成为这个智能产品的控制中心。

靠单片机来实现的智能家电有着很多的优点，与普通电器比较，其会便利很多，也更有保障，功能也会比普通家电多，还有最主要的就是节电，有良好的质量。

智能化的台灯它的基本结构针是用来针对感应身体的红外线号的热释电传感器，为了实现对台灯控制的目标，其所有用以信号处理的电路是BISS0001（一款具有较高性能的传感器信号处理集成电路），将处理的职能交给中央处理器，这样做的目的就是用来实现方便的去控制。

每当存在人在其旁边时，而且周边环境不怎么亮时，自动的，台灯会自己亮起来，这样使打开开关就显得特别方便；而有些学生会有没有良好坐姿的习惯，当这些学生在学习单子如果靠台灯或桌子过于靠近时，智能台灯就会发出警报，这样可以减少近视，也可以使学生有良好的学习习惯；当感到疲倦了，想趴着休息会，这时台灯他就会自己关掉；当然在没有人时，台灯也会自己关掉，不会浪费掉资源。

关键词：

传感器；智能化；单片机；台灯

ABSTRACT

Lifewillslowlychange,intelligenceisalsogainingpopularity.Intelligentspiritualdomainhascoveredallareasoflife,includingdailylife,learning,wehavegotusedtotheintelligentproductstoourconvenience.Inelectronicproductsandintelligentisitsultimatedirectionisthesignificanceinthisareapeopleareconstantlymovingforward.Asweallknow,intelligentproductsoccupyanincreasinglyimportantposition.Smartappliancesisoneoftheeasiestandmostpracticalexamples.Inthisera,varioussalesplatformsarefilledwithawiderangeofintelligentproducts,intelligentappliancesarealsointothehousehold.Inmostsmartappliancesallhavethesamecharacteristics.Theyallhavea"heart",thatistobecomethecontrolcenterbySCMsmartproducts.Smartappliancesbythemicrocontrollertoachievehasmanyadvantagescomparedwithconventionalappliances,itwillbealotofconvenience,butalsomoresecure,willfeaturemorethanordinaryhouseholdappliances,aswellasthemostimportantisenergy-saving,goodquality.

Intelligentlampitsbasicstructureisusedfortheinductionneedlebodypyroelectricinfraredsensornumber,inordertoachievethetargetlampcontrol,allofwhichisusedforsignalprocessingcircuitBISS0001（havingahigherperformancesensorsignalprocessingintegratedcircuits）,thefunctionsoftheprocessingtothecentralprocessor,purposeofdoingsoisusedforeasytocontrol.Wheneverthepresenceofpeopleintheirnext,andwhenthesurroundingenvironmentisnotverybright,automatic,lampslightupontheirown,sothatitisparticularlyeasytoturnontheswitch;andsomestudentshavenogoodposturehabitswhenthesestudentsinlearningIfyourelyonthelistortablelamptooclose,intelligentlampwillsoundthealarm,thusreducingmyopia,canalsogivestudentsgoodstudyhabits;whentired,wanttotakeabreaktummy,thenhewillhavetheirowntablelampswitchoff;ofcourse,whennoone,himselflampwillturnoff,notwastedresources.

Keywords：

sensor；Intelligent；singlechip；Tablelamp

目录

摘要 2

Abstract 3

第1章绪论 5

1.1智能台灯系统概述 5

1.2毕业设计内容 6

1.2.1设计内容和实现功能 6

1.2.2系统分析 7

第2章系统主要器件介绍 8

2.1主控芯片介绍 8

2.1.1时钟电路 11

2.1.2复位电路 11

2.2BISS0001 11

2.3ADC0809的引脚及功能 12

2.3.1数据的传送 13

2.3.2ADC0809的结构及转换原理 14

2.3.3ADC0809连线图 15

第3章系统组成及电路设计 16

3.1系统组成部分 16

3.1.2系统控制核心 16

3.2电路设计部分 17

3.2.1传感器组成的信号检测及处理部分 17

3.2.2数码管显示 19

3.2.3调试 21

第4章传感器部分 22

4.1热释电红外传感器的原理特性 22

4.2光敏电阻 22

4.2.1光敏电阻的原理 22

4.2.2光敏电阻器的主要参数 23

4.3测距传感器 23

第5章软件程序 25

5.1主程序流程图 25

5.2计时流程图 26

5.3ADC0809函数流程图 27

5.4显示函数流程图 28

结论 29

致谢 30

参考文献 31

附录 32

东华理工大学毕业设计（论文）绪论

绪论

1.1智能台灯系统概述

科学技术在不停的进步，种类繁多的科技产品和家电慢慢地进入人们的生活，从而使得大家的工作效得到了巨大的提高，也使大家会更加的舒心，随着科技的进步，电器会越来越先进，会越来越加大大家的方便。

伴随着理论和科技领域的深入研究，将会有更加智能的家电出现，如果将单片机与这些智能理念相互结合，可以想象得到将会不断提升如今的家电功能和品质，还会出现新的更加智能便捷的家电。

单片机这个中央处理器作为家电智能化心脏，使得家电智能化更加充满可能和便利，而伴随着人们生活过的越来越现代文明，人们也会追求更加高的生活品质，台灯，就会随着时代的浪潮向智能化的道路前进。

台灯作为一个用来提供照明的家电，可以分为两种。

有的是放在客厅地上的或是书桌上的。

所以这种是立着的。

还有一种是人在沙发或是床上使用的，所以这种事夹在旁边的。

台灯的工作原理是将光线聚集在一片范围上。

如今，商店里卖的台灯五花八门，各式各样，大部分台灯的供电方式都是用220伏的交流电源。

开关上主要有着2种，一种是手动的，另一种是声光感应式的。

而此些类型台灯有着很多的缺点。

首先，这些台灯使用的的是不安全的电压，会给使用者带来一定的隐患。

然后，频闪效应这个问题对于日关灯来说是个巨大的缺点，会危害人的健康。

接着，此些类型台灯不节约资源，用电量很大，一般使用使用的日光灯都是在几瓦到几十瓦区间中。

最后，那就是太麻烦，手动的开关不方便，而且人们容易忘记去把灯关掉，既浪费资源又会容易降低灯的使用寿命。

就如今情况而言，在各大商店里，使用正五伏的直流电源供电的一款智能台灯很罕见，这种台灯首先它很安全，而且质量和品质也更好，对环境还没有影响。

对于个人来说也有着很大的优点，它能够，矫正用户的不良坐姿，大大地保护了人的眼睛，减少近视。

还有让人们更加便利，让人们从手动开关中解脱出来，黑夜中不用去寻找开关。

这种智能台灯会有2种模式，一种为手动模式，另一种是自动模式。

首先是手动模式，在手动的模式下，灯光的亮度不会自己改变，需要靠手动人为的按键去改变。

此台灯要有个针对工作学习的调节模块，那就是可以手动地设计个计时，当计时的时间到了时，台灯就会发出声音，已提醒用户注意休息和和里安排时间任务，当用户按下键或用手往红外测距传感器前摇一摇，警报就会停止。

然后是自动模式，在自动模式下有3个自动调节控制作用。

第一，系统可以依靠台灯周围的光线明暗来自动调节台灯的光线强度。

第二，台灯能够根据存不存在有人靠近（红外线）来自动启动和停止工作，有人是台灯会自动启动，人离开时它又自动停止工作。

第三，台灯可以根据用户距离台灯的远近来提醒用户。

当用户距离台灯太近时，台灯系统就会发出警告，以提醒用户，让用户保持良好的坐姿。

作为普通家庭生活中离不开的东西，台灯，由于他目前的功能的局限性会使得人们经常由于这样或是那样的原因而忘记去关它，导致了电的浪费。

而且作为一个很多家庭好人个人都用得着的东西，我们有必要需要一种更加的方便和功能更加多，以及等价人性化和方便的台灯，这也成为了我们不断研究的基础。

而这次我所用的系统是建立在大量的实验基础上慢慢改善而来的。

本台灯系统所采用的热释电红外探测器为距离可以自己调节，此次我将其调节在四米左右，之所以采用这个值是因为一般书桌距们的距离一般来说是这个值，便于当人进来时台灯自动打开，用户的话可以根据自己的要求和现实情况自己更改。

为了保护用户视力和让用户保持一个良好的坐姿，我将红外探测器的距离设为二十厘米左右，用户也可以根据自身情况自己调节，当用户距离桌面太近时。

台灯系统就会发出报警，让用户的到提醒，加入用户没有在规定的时间离开，还是过近，则台灯就会自己关掉。

1.2毕业设计内容

1.2.1设计内容和实现功能

名称：

基于AT89C51的智能台灯

要求和内容:

设计并制作一种智能台灯，其关键部分是用中央处理器和BISS001构成的红外传感调节电路。

这款台灯有着独特的特点，在用户工作学习时可以根据台灯周围的光线强弱来自己调节台灯自身亮度，有人来时自动开灯，人离开时自动关灯，还可以提醒用户保持良好的坐姿，预防近视。

集体要求如下：

（1）用可以感应人体红外信号的热释电红外传感器为基础，以BISS001信号来处理电路，然后利用单片机来进行控制，形成整个系统的协调工作；

（2）当有人时，台灯会自己打开工作，并且可以根据台灯自身周围环境光线强度来自己调节亮度；

（3）子啊工作学习时，如果距离台灯太近了，台灯系统就会发出警报，用来提醒用户，让用户保持良好的坐姿，预防用户近视；

（4）当用户工作或是学习太累了，想在桌子上趴着睡会，这时，台灯他会自己自己自动关掉，方便而且节省资源；

（5）当人离开时，台灯它会自己关掉，不用人为去关它，给用户带来了极大的方便；

（6）此台灯系统还可以设计个规定的时间，如果时间过了使用者设定值，系统会发出声音，用来让使用者合理安排时间。

1.2.2系统分析

作为和大部分家庭生活息息相关而不可缺少的生活用品，如今使用的大部分台灯由于其自身的缺点，会使用户经常忘记去关掉台灯从而浪费很大资源。

而在黑夜中时，人们又要去隔着黑夜去开灯，特别不便捷。

此台灯设计传感控制电路为以人体红外辐射（波长为9.5um）。

在台灯周围环境的光较暗时，会自动工作；在使用者离台灯过于近时，系统就会感应到，然后蜂鸣器发生警报，用来提醒使用者，保持好良好的坐姿；在人离开时，用户也可以解放双手，台灯会自动感应到，然后自动将灯熄灭，不会让资源浪费。

在此智能台灯中，单片机是其“心脏”，它起到了主要的控制作用，这些电路和功能的实现都是在单片机的控制基础下实现的。

东华理工大学毕业设计（论文）系统主要器件介绍

2.系统主要器件介绍

2.1主控芯片介绍

主控制芯片它是STC89C51，这种芯片的特点是具有较高性能的CMOS的八位微型控制器，有着较低的功耗。

芯片拥有这八K于系统可以编程的FLASH储存器于单片机中，包含着灵活的八位CPU以及，这样让单片机可以为很多的嵌入式系统产生便捷的，变通的的方案。

具有以下标准功能：

8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，自身内部有着四KB的电可擦除只读存储器，MAX810复位电路，3个十六位定时/计时器，有着全双工的串行口，以及单品机的静态逻辑的操作，能下降到零赫兹，同时有着两种不同的软件来决定节电模式。

在空闲的模式下,随机存取存储器、串行口、定时器等不会停止，继续运行，然而CPU（中央处理器）会停止运行。

而在掉电的保护模式中，随机存取存储器的内容会不变，单片机的所有工作将不会运行，一直要在下一个中断才会重新工作。

最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。

图2.1STC892C51单片机引脚图

所用的是STC公司最新推出的新型的51单片机。

片中含有Flash程序存储器、静态随机存取存储器、通用异步收发传输器、串行外设接口、PWM等模块。

（a）STC89C51主要功能、性能参数如下：

（1）内置标准51内核，机器周期：

增强型为6时钟，普通型为12时钟;

（2）工作频率范围：

0~40MHZ，相当于普通8051的0~80MHZ;

（3）STC89C51RC对应Flash空间：

4KB;

（4）内部存储器（RAM）：

512B;

（5）定时器\计数器：

3个16位；

（6）通用异步通信口（UART）1个；

（7）中断源:

8个；

（8）有ISP（在系统可编程）\IAP（在应用可编程）,无需专用编程器\仿真器；

（9）通用I\O口：

32\36个；

（10）工作电压：

3.8~5.5V；

（11）外形封装：

40脚PDIP、44脚PLCC和PQFP等。

（b）STC89C51单片机的引脚说明：

VCC：

供电电压。

GND：

接地。

P0口：

此端口为双向口，是由八个锁存器组建的不一样作用寄存器端口，能够为非内部的数据进行保存，P0口根据实际的情况，它可以有两个作用。

首先，它可以成平常用的I/O口，还可以成为地址和数据一起用的端口。

总结的说，p0口的功能是很重要和关键的，在不同的时候他可以作为不同的功能在工作。

P1口：

首先P1口他是需要一定条件的，因为它是需要自身非外部能够提供上拉电阻。

它是一个I/O口，而且它作为端口并不是单向的。

和p0口进行比较，P1口有着一些区别，其中最主要的是在驱动部分。

在高电平时，由于内部已经有了上拉电阻，所以在使用的时候就没必要再外加一个了。

P2口：

P2它也不是单向的，作为p2端口，他有两个作用。

首先它的基本功能是可以作为一个普通的I/O口。

而另一个作用是在中央处理器延伸非内部设备时，成为高把位的地址总线。

作为一个功能的复用口，p2口可以驱动四个LS型TTL负载。

P3口：

P3口和p1与P2口一样也是内置了上拉电阻切也是准双向口。

和p0、P1相比较的话，p3的硬件区别是。

在组成上p3口多了一个三态门四。

在功能上，它有着两个重要的功能。

其中一个就是最普遍的用作普通的双向I\O接口，这是作为一个I/O口的最基本的作用。

而P3口的所有引脚还存在着另一功能。

再将P3I\O口的另一个功能在进行使用时，会需要用到一些特殊功能的寄存器。

而在使用这引脚的第二功能时，是需要一些特定的条件的，只有满足这些特定的条件才能够正常的发挥P3引脚的另一个功能。

在这其中，有着四个必要的条件。

1、必须让串行I\O口处于工作的点；2、处部的中断没有断开；3、这这个阶段时，要保证定时器和计数器工作在非内部的技术中；4、我们需要进行自行设置，这里所说的设置就是前面提到的设定P3端口引脚的功能，这样做的目的是为了在执行一些命令指令时，就像常规的读写外部随机存取存储器中，假设我们不进行相关的设置操作，那么就会出现P3端口的各位是会安置在第一功能从而达不到想要的工作状态。

在面对多种多样的实际情况，可以将需要的端口各位设定位第二状态，然后没有经过设置的就会以第一功能来进行操作。

这样会使端口在使用上可以更加的灵活，根据需要来进行工作。

P3.0RXD（串行输入口）

P3.1TXD（串行输出口）

P3.2/INT0（外部中断0）

P3.3/INT1（外部中断1）

P3.4T0（记时器0外部输入）

P3.5T1（记时器1外部输入）

P3.6/WR（外部数据存储器写选通）

P3.7/RD（外部数据存储器读选通）

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

实际上的I\O口在实现其功能在工作时，有2种形式。

其中一种称为读端口，另一种被叫做读引脚。

在这两者中，都有着各自的特点，其中又有着各自的区别。

读端口这种方式实际上是不会把外部的数据送入的，这种模式中，数据的输送是要经过媒介的，而不是单纯的直接进入锁存器内。

在这其中内部总线起到了很重要的作用，因为由此进入的数据会经过内部总线这一中转站，然后再经过一些特殊的处理，最终才会进入端口锁存器。

但是相对而言只有读端口是确确实实地将数据直接送入到内部总线。

接下来的工作会由硬件直接完成，上面的图中，带有三角的图标它指的就其中的部件。

中央处理器会根据所需要的实际情况，然后会做出相应的判断，以此来使读端口或是读引脚会被工作。

在这个工作开始之前，首先要将端口置1，如果没有完成这一步，那么整个端口得数据可能没有办法实现。

从图中可以看出，加入跳过置1环节，那么端口锁存器原始的状态或许是OQ或是0Q^。

假设信号是1，那么在此阶段内会由于端口呈现低阻抗，这样会使得信号成为低的，这个时候外部送入的1信号在进入后就可能不是1。

RST:

此为复位信号的输入。

这个引脚的属性是在搞得电平下才会工作。

还要注意2个周期的间隔。

ALE/PROG：

在开始进入非内部的存储器中，它的可以开放的推送电平成为此所在的地址的地位字节。

于它的开始编程的时候，这个引脚可以成为工作的此程序的脉冲。

当在一般的时间里，ALE这个端口在用原来的周期产生脉冲信号，而这个频率刚好是震荡的六分之一。

由此，它能够成为作用于非内部的脉冲或成为定时的作用。

但是需要值得被提醒的是，每当成为对非内部的存储，就会越过一个脉冲。

假如想阻止它的输出，能够在SPR8H位置上写0。

在这个时候，ALE在以下两个情况下才会工作。

一是执行MOVX，另一个是在MOVC时它为ALE.特别地，这个引脚要稍稍的提高。

假设装置在非内部进行状态ALE不被允许，置位失去作用。

/PSEN：

非内部的储存器的选通信号。

当成为非内部程序存储器工作的时候，所有机器周期2次可以成功，可是这个作用在面对非内部的数据存储器中，这个种现象是不会出现的。

/EA/VPP：

/EA的非外部成为RESET，这个时候是在/EA一直是低电平。

而且于此时间段中，无论出现什么情况。

XTAL1：

反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2：

来自反向振荡器的输出。

2.1.1时钟电路

单片机能够形成两种时钟形态，分别是内部的和外部的。

在内部形态中，中央处理器的里面的高增益反向放大器会和非串联的协震回路组建为自激的震荡器。

图2.289C51内部时钟电路

2.1.2复位电路

在51单片机中，存在着2种复位电路，分别是上电复位和手动复位。

复位的发生时有条件的，需要其内部复位引脚能够一直进行两个周期的非低电平，这样系统就会存在复位的进行了。

在上电复位中，有种很容易和方便的方式，它是利用非内部的工作电路电容的充放电完成功能的运作的。

其实上电复位这种一般都是利用了在电容两侧的电压不可以突变的特点。

而另一种手动复位是本次设计所用到的方式，在按键手动复位中也存在着两种方式，分别是电平和脉冲方式。

按键手动复位电路见图2.3。

时钟频率用11.0592MHZ时C取10uF,R取10kΩ。

在这两种方式中都有着各自的特点，在实际使用时可以参照情况而选择哪种复位方式工作。

图2.389C52复位电路

2.2BISS0001

BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路。

它配以热释电红外传感器和少量外接元器件即可构成被动式热释电红外开关，故能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。

BISS001的主要功能如下：

1.为CMOS数模混合专用集成电路；

2.具有独立的高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器匹配进行信号处理；