一種智能節(jié)能臺(tái)燈的設(shè)計(jì)

[9]。圖15為LED燈驅(qū)動(dòng)顯示電路圖。圖15LED燈驅(qū)動(dòng)電路3.7電源電路本次使用的是12伏開關(guān)電源，通過穩(wěn)壓電路得到一個(gè)9V和5V的直流電壓，因?yàn)槲宜玫?2伏開關(guān)電源內(nèi)部有變壓器和穩(wěn)壓器，所以能滿足單片機(jī)的工作需求。所以在電源電路上不需要使用電容進(jìn)行濾波，只是用三端集成穩(wěn)壓器78L09和LM2940來輸出相應(yīng)的電壓即可。如圖16為設(shè)計(jì)的電源電路。圖16電源電路第4章軟件設(shè)計(jì)4.1軟件設(shè)計(jì)流程圖坐姿是否端正PWM控制輸出光照度傳感器檢測信號(hào)是否有人PWM恒定輸出模式開關(guān)坐姿是否端正PWM控制輸出光照度傳感器檢測信號(hào)是否有人PWM恒定輸出模式開關(guān)系統(tǒng)初始化開始YNNY蜂鳴器報(bào)警器YNNY圖17主程序流程圖蜂鳴器報(bào)警器YNNY根據(jù)流程圖我們可知系統(tǒng)首先完成初始化，然后進(jìn)入模式開關(guān)，可以進(jìn)行智能臺(tái)燈和普通臺(tái)燈的切換，這樣就滿足了更多人，使臺(tái)燈更加人性化。如果使用者選擇了智能模式，那么下一步判斷是否有人進(jìn)入它的檢測范圍，當(dāng)檢測到有人時(shí)，光照度傳感器立即開始工作，檢測環(huán)境光強(qiáng)度，把檢測到的信息送入單片機(jī)中，經(jīng)過智能處理和PWM波輸出，讓臺(tái)燈顯示適合環(huán)境亮度的燈光來正常照明。如果檢測不到人，它將會(huì)一直循環(huán)這一過程。而在正常照明過程中，檢測坐姿的傳感器也一直在工作，如果使用者坐姿不正確，就會(huì)觸發(fā)蜂鳴器報(bào)警，提醒使用者糾正坐姿，直至坐姿正確。如果坐姿正確，則繼續(xù)執(zhí)行上一步循環(huán)。4.2系統(tǒng)模塊軟件設(shè)計(jì)4.2.1系統(tǒng)初始化結(jié)束設(shè)置外圍設(shè)備參數(shù)設(shè)置通訊參數(shù)結(jié)束設(shè)置外圍設(shè)備參數(shù)設(shè)置通訊參數(shù)檢查輸入輸出接口設(shè)置寄存器開始圖18系統(tǒng)初始化流程圖4.2.2模式開關(guān)設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了一個(gè)模式開關(guān)，就是可以在普通模式和智能模式之間互相切換，這樣設(shè)計(jì)更加人性化，貼近生活。模式開關(guān)的切換，1是選擇用智能模式，直接使用熱釋電向下進(jìn)行。模式2就是普通模式，直接輸出恒定的PWM波，是燈光不會(huì)受到傳感器的影響而變化。如圖19即為模式開關(guān)部分的軟件設(shè)計(jì)流程圖。普通模式1普通模式1智能模式開始模式開關(guān)2部分程序如下：if(PINB&BIT(2))//如果選擇普通模式 { CLI(); Timer[1]=0;//定時(shí)器初始 PORTC=0XFF; PORTA|=BIT(2);// PORTA&=~BIT(3);//普通模式信號(hào)燈亮 PORTA&=~BIT(4);//蜂鳴器關(guān)閉 PORTB&=~BIT(3);// OCR1BL=5; OCR1AL=5;//PWM輸出初值 SEI();4.2.3熱釋電和光照度模塊設(shè)計(jì)熱釋電傳感器和光照度傳感器是配合在一起使用的，所以放在一起進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。智能臺(tái)燈的功能有自動(dòng)開關(guān)燈，能根據(jù)環(huán)境光強(qiáng)自動(dòng)調(diào)節(jié)臺(tái)燈亮度。所以是開燈的同時(shí)顯示出適宜的亮度，如圖20為進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)的流程圖。檢測環(huán)境燈光是否有人檢測環(huán)境燈光是否有人開始NY顯示適宜的燈光4.2.4紅外光模塊設(shè)計(jì)停止報(bào)警坐姿糾正停止報(bào)警坐姿糾正蜂鳴器報(bào)警否坐姿是否正確開始是圖21紅外光電模塊軟件流程圖4.2.5定時(shí)器PWM輸出設(shè)置定時(shí)器PWM輸出關(guān)系到CPU對臺(tái)燈亮度控制的連續(xù)性，如果定時(shí)器PWM輸出初始化的時(shí)候設(shè)置的是分頻較多，那么臺(tái)燈會(huì)一直在閃爍，這樣就無法實(shí)現(xiàn)智能臺(tái)燈的功能，所以要將定時(shí)器PWM輸出初始化，改變它的波形發(fā)生方式，設(shè)置為0分頻就初始化成功了。如圖22所示為定時(shí)器PWM輸出設(shè)置流程圖。圖22定時(shí)器PWM輸出設(shè)置第5章系統(tǒng)測試5.1系統(tǒng)硬件調(diào)試一、檢查電路是否錯(cuò)誤查看各個(gè)模塊電路，仔細(xì)查看電路連線正不正確。尤其是要檢查電源正負(fù)極是否接錯(cuò)，電源與地的連接是否有短路連接。二、通電觀察先調(diào)節(jié)好開關(guān)電源電壓的數(shù)值，使其為12伏。然后看電源電路有沒有短路的現(xiàn)象，仔細(xì)檢查確定無誤。電源都接好后，打開開關(guān)，看看有沒有特殊情況發(fā)生，如果有產(chǎn)生白煙、異味、產(chǎn)生電火花、元器件發(fā)燙等現(xiàn)象，趕快切斷電源，修復(fù)好電路。三、觀察信號(hào)燈觀察所有信號(hào)燈，看能不能正常工作，如果有不亮的，立刻切斷電源查看該模塊是否有接線錯(cuò)誤，排查故障部分5.2系統(tǒng)功能測試圖23普通模式下狀態(tài)接下來進(jìn)行系統(tǒng)測試，將12伏開關(guān)電源連接好，各個(gè)模塊正常連接。開始接通電源，把模式開關(guān)選擇在普通模式，此時(shí)光照度傳感器、熱釋電傳感器、紅外光電傳感器相當(dāng)于不工作，單片機(jī)輸出一個(gè)恒定最大的PWM來控制燈亮，所以燈的亮度是不變的，和普通臺(tái)燈是一樣的（如圖23所示）。圖24較強(qiáng)環(huán)境燈光下臺(tái)燈亮度然后切換模式，切換到智能模式，此時(shí)光照度傳感器、熱釋電傳感器、紅外光電傳感器正常工作，熱釋電傳感器先檢測到有沒有人存在，然后光照度傳感器感應(yīng)環(huán)境光強(qiáng)。如圖24為環(huán)境光強(qiáng)較強(qiáng)的環(huán)境下臺(tái)燈亮度。把臺(tái)燈放在昏暗的環(huán)境下觀察臺(tái)燈亮度是否滿足想要的結(jié)果。如圖26所示，在昏暗的環(huán)境下臺(tái)燈亮度稍亮，和圖24相比亮度要亮了不少，這說明本設(shè)計(jì)是滿足光照的傳感器的設(shè)計(jì)要求的圖25昏暗環(huán)境下臺(tái)燈亮度昏暗環(huán)境下比有較強(qiáng)環(huán)境光時(shí)臺(tái)燈亮度要亮得多，這說明軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)是正確的，結(jié)果正確。只有兩組數(shù)據(jù)，但是這并不嚴(yán)謹(jǐn)，所以還需要有黑暗下的狀態(tài)。圖26黑暗環(huán)境下臺(tái)燈亮度把圖26和圖25放到一起對比一下可以看出，昏暗燈光下臺(tái)燈燈光發(fā)藍(lán)，黑暗環(huán)境下臺(tái)燈燈光為純白色，亮度更強(qiáng)。所以光照度傳感器能正常工作，滿足軟硬件的初始設(shè)計(jì)，智能臺(tái)燈可以調(diào)節(jié)自身亮度！如圖27中所示，用手擋在紅外光電傳感器監(jiān)測范圍內(nèi)，來模擬使用者坐姿不端正的情況，此時(shí)臺(tái)燈的反應(yīng)是：臺(tái)燈不亮，蜂鳴器報(bào)警。若將手移開，即模擬使用者調(diào)整好姿勢，臺(tái)燈恢復(fù)正常亮度，蜂鳴器報(bào)警結(jié)束。所以該項(xiàng)符合初始設(shè)計(jì)要求。圖27用手擋住紅外傳感器系統(tǒng)測試結(jié)束，本次設(shè)計(jì)的智能臺(tái)燈滿足初始設(shè)計(jì)的各項(xiàng)要求。第6章總結(jié)臺(tái)燈是家用電器，很普遍的存在于每家每戶里，但是那些都是手動(dòng)開關(guān)，手動(dòng)調(diào)節(jié)的，當(dāng)我在畢業(yè)設(shè)計(jì)選題看到有智能臺(tái)燈的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)時(shí)，就想制作一臺(tái)智能臺(tái)燈。在一開始的論文題目論證階段，我選擇果很多方案，例如選過用80C51單片機(jī)和89C51單片機(jī)作為中央控制單元，但是這兩個(gè)方案不是硬件方面有缺陷滿足不了，要么就是不符合智能臺(tái)燈的功能要求，最后和老師深入的交流后選擇了mega16作為控制核心。器件的選型是非常累而繁瑣的，因?yàn)槟阋タ疵恳粋€(gè)元器件的資料，比較它們的特性，還要考慮它們的價(jià)格，我用了幾天時(shí)間才將它們確定下來。經(jīng)過了一番辛苦的摸索，終于完成了硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。剛開始時(shí)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)確定元器件和使用模塊，有的能在網(wǎng)上購買它們，可有的需要自己動(dòng)手制作，還有的是能從同學(xué)那里借到的，例如12伏開關(guān)電源就是借的。軟件設(shè)計(jì)對于我來稍微有一點(diǎn)難度，因?yàn)槲业木幊坦Φ滋?，所以花費(fèi)了我更多的時(shí)間在軟件設(shè)計(jì)上。待這兩項(xiàng)都做好后，就可以把硬件和軟件結(jié)合到一起，進(jìn)行系統(tǒng)測試了。這個(gè)設(shè)計(jì)要達(dá)到的功能也就幾個(gè)而已，其實(shí)說起來并不復(fù)雜。夜晚通過采集人體的紅外輻射來確定房間里有沒有人，如果有人它將會(huì)自動(dòng)開燈，并且能夠根據(jù)外界環(huán)境的光強(qiáng)來調(diào)節(jié)臺(tái)燈亮度，當(dāng)人離開房間后，臺(tái)燈檢測不到有人，會(huì)自動(dòng)熄滅，節(jié)省能源。當(dāng)使用者離臺(tái)燈太近的時(shí)候，也就是坐姿不端正，它會(huì)自動(dòng)報(bào)警并且熄滅，警告使用者調(diào)整姿勢，這樣是使用者有好的形體，并能保護(hù)視力。本設(shè)計(jì)也考慮到了外界的干擾會(huì)影響臺(tái)燈的正常工作，所以在熱釋電器模塊上設(shè)置了合適的延時(shí)時(shí)間，是在某段短時(shí)間內(nèi)人體的晃動(dòng)對系統(tǒng)忽略。還有就是把傳感器放置在相對高的位置，以防小動(dòng)物對本系統(tǒng)有所干擾。本次設(shè)計(jì)也有一定的不足之處，本次設(shè)計(jì)選型時(shí)，臺(tái)燈的燈頭亮度不夠大，所以在實(shí)際使用中需要換功率大一點(diǎn)的，這樣可以充分照明。還有就是在軟件的設(shè)計(jì)上有所欠缺，導(dǎo)致光照度傳感器采集信號(hào)后，臺(tái)燈亮度的變化范圍較小，需要進(jìn)一步調(diào)試改進(jìn)。參考文獻(xiàn)全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽組委會(huì).全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽獲獎(jiǎng)作品選編[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2005.吳嘉迅,劉育璐,張寧,一種多功能智能節(jié)能燈[J].中國科技博覽,2011,38:188-189.童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(第二版)[M].北京:高等教育出版社,2003.石東海.單片機(jī)數(shù)據(jù)通信技術(shù)從入門到精通[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2002.余永權(quán),汪明慧,黃英.單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2003.朱大奇等.單片機(jī)原理串口及應(yīng)用[M].南京:南京大學(xué)出版社,2003.金春林.AVR系列單片機(jī)C語言編程與應(yīng)用實(shí)例[M].北京:清華大學(xué)出版社，2003.沙占友.單片及外圍電路設(shè)計(jì)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2003.楊恒.LED照明驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)與實(shí)例精選[M].北京:中國電力出版社,2008.謝自美.電子線路設(shè)計(jì)·實(shí)驗(yàn)·測試[M].武漢:華中科技大學(xué)出版社，2006.趙繼文主編.傳感器與應(yīng)用電路設(shè)計(jì)[M].北京:北京科學(xué)出版社,2002.黃繼昌主編.電子元器件應(yīng)用手冊[M].北京:北京人民郵電出版社2004.夏路易,石宗義.電路原理圖與電路板設(shè)計(jì)教程[M].北京:電子工業(yè)出版社,2002.余永權(quán),汪明慧,黃英.單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2003.何書森,陳晶,何華斌.實(shí)用模擬電路與設(shè)計(jì)速成[M].福建:福建科學(xué)技術(shù)出版社,2003.王達(dá)品.基于熱釋電紅外傳感器的無線監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].今日電子2009:23-32.邵明月.基于熱釋電傳感器P7187的人體測溫儀的設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2008:33-41.譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)[M].北京:清華大學(xué)出版社,1999.AbhishekRoy,KalyanBasil,NavratiSaxena.AninformationtheoreticframeworkforpredictivechannelreservationinVolPoverGPRS[J].InternationalJournalofCommunicationSystems,2006,19:463-489.致謝這次智能臺(tái)燈的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)終于完成了，首先要感謝的是干開峰老師，干老師在實(shí)驗(yàn)室每天都很忙，平日里也有很多課，但是在如此忙碌的情況下，干老師也一直為我指點(diǎn)迷津，每當(dāng)我的設(shè)計(jì)出現(xiàn)了問題，或者我的態(tài)度有所懈怠，干老師都是第一個(gè)站出來教育我，指導(dǎo)我。干老師是一個(gè)非常負(fù)責(zé)的老師，要求也較為嚴(yán)格，我也很敬佩干老師的專業(yè)知識(shí)水平，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和工作認(rèn)真的態(tài)度是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣。這是我最初就選擇干老師題目的原因之一，因?yàn)檫@樣我能一個(gè)人真正的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，并學(xué)到很多知識(shí)。非常感謝干老師的不辭勞苦、辛勤付出，謝謝干開峰老師！然后我要感謝1同學(xué)，在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，如果遇到技術(shù)問題，我會(huì)先征求1的意見，再綜合分析進(jìn)行改進(jìn)。因?yàn)槊總€(gè)人都要做畢業(yè)設(shè)計(jì)，所以都比較忙，而每當(dāng)我有問題要問1同學(xué)時(shí)，他都會(huì)認(rèn)真回答，幫助我解決問題，他樂于助人、知識(shí)扎實(shí)，是我學(xué)習(xí)的榜樣。在此鄭重的對1同學(xué)表示感謝，謝謝你的傾情幫助！最后我要感謝我的母校——合肥學(xué)院。我在合肥學(xué)院生活了四年，轉(zhuǎn)眼之間又到了離別的時(shí)候，有很多不舍。在這四年之間，感謝學(xué)校給我提供了良好的環(huán)境，教我學(xué)習(xí)、教我做人，培養(yǎng)我走向社會(huì)。非常感謝合肥學(xué)院，謝謝你的培養(yǎng)，以后在社會(huì)上我會(huì)為合肥學(xué)院爭光，報(bào)效祖國！謝謝，謝謝你們！小學(xué)校2014年5月合肥學(xué)院附件1、程序:#include<iom16v.h>#include<macros.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar#defineulongunsignedlong#definevref5005uintad_con,temp,mi,ni;ucharCNT=0;ucharTimer[2]={0x00,0x00};uintled[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};voiddelay_us(uintt){ 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