《基于單片機(jī)的多功能智能臺(tái)燈設(shè)計(jì)》15000字

基于單片機(jī)的多功能智能臺(tái)燈設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-1"\h\u1202基于單片機(jī)的多功能智能臺(tái)燈設(shè)計(jì) 119068摘要 117118第1章緒論 25271第2章總體設(shè)計(jì)方案 517092第3章硬件電路設(shè)計(jì) 125154第4章軟件設(shè)計(jì)與仿真 2911597第5章總結(jié) 3317102參考文獻(xiàn) 34摘要以LED為基礎(chǔ)制作的臺(tái)燈屬于綠色照明產(chǎn)品,也是國(guó)家一直推廣使用的。時(shí)代的不斷發(fā)展，健康、節(jié)能、環(huán)保這幾個(gè)詞與我們的日常生活越來(lái)越密切，科技的進(jìn)步讓我們的生活更加智能化和人性化。臺(tái)燈是家家戶戶都需要的，它能讓我們更好地工作和學(xué)習(xí)。為了我們的身體健康和能源的節(jié)約，所以我提出了具有PWM調(diào)光、人體感應(yīng)、語(yǔ)音播報(bào)的智能臺(tái)燈設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)是以單片機(jī)為基礎(chǔ)的多功能智能臺(tái)燈。該臺(tái)燈實(shí)現(xiàn)了光亮度具有手動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)調(diào)節(jié)兩種方式;具有人走燈滅的功能，還具有語(yǔ)音提醒的功能。硬件設(shè)計(jì)部分分為語(yǔ)音模塊、人體紅外檢測(cè)模塊、光敏模塊、照明模塊、按鍵模塊、最小系統(tǒng)模塊等多個(gè)部分。單片機(jī)主控制以最小系統(tǒng)為基礎(chǔ)，光敏模塊選用ADCO832芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)光敏信號(hào)的采集，并利用PWM調(diào)光技術(shù)對(duì)LED進(jìn)行光度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。即不改變PWM方波周期，用單片機(jī)控制PWM的占空比來(lái)改變電壓的大小，實(shí)現(xiàn)光照強(qiáng)度的調(diào)節(jié)。當(dāng)人在光線較暗的環(huán)境下，燈光自動(dòng)調(diào)亮，光照亮度隨著環(huán)境明暗程度而改變。當(dāng)人離開(kāi)臺(tái)燈一定的范圍之外，紅外熱釋傳感器檢測(cè)不到人，持續(xù)一分鐘，臺(tái)燈自動(dòng)熄滅。當(dāng)人打開(kāi)臺(tái)燈工作或者學(xué)習(xí)1小時(shí)，會(huì)有語(yǔ)音播報(bào)提醒。通過(guò)單片機(jī)和C語(yǔ)言編程對(duì)臺(tái)燈進(jìn)行編寫和控制，實(shí)現(xiàn)了臺(tái)燈的全部功能。關(guān)鍵詞：LED臺(tái)燈;PWM調(diào)光;人體感應(yīng);語(yǔ)音播報(bào)緒論選題背景及意義選題背景隨著全球能源危機(jī)和溫室效應(yīng)的日益突出，綠色節(jié)能已經(jīng)成為全球眾多人談?wù)摰脑掝}，人們一直通過(guò)不同途徑尋找新的節(jié)能方式。人類消耗大多數(shù)能源是用來(lái)照明，在電能消耗中，發(fā)達(dá)國(guó)家在照明用電方面占發(fā)電總量的比例是19%,我國(guó)也達(dá)到12%。隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，我國(guó)的照明用電在人類消耗能源的占比越來(lái)越大，因此研發(fā)人員都在研究綠色節(jié)能的產(chǎn)品。LED作為一種固態(tài)冷光源，替代了傳統(tǒng)光源白熾燈。白光LED是固態(tài)照明，相對(duì)于白熾燈，它的特點(diǎn)是節(jié)能、環(huán)保、安全性強(qiáng)等，會(huì)成為人們家庭的普遍照明，符合政府提出的“建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)”的要求。通過(guò)這些可以預(yù)測(cè)不久的將來(lái)，LED必然會(huì)成為綠色照明光源取代普通光源。目前，市場(chǎng)上采用白熾燈、熒光燈為光源的臺(tái)燈存在著低效率、高能耗、不易調(diào)光等缺點(diǎn)；對(duì)于壽命結(jié)束的臺(tái)燈，一旦處理不當(dāng)，會(huì)破壞生態(tài)平衡；有一部分臺(tái)燈產(chǎn)品功能單一，缺少亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)、人體感應(yīng)、語(yǔ)音提醒等功能，無(wú)法滿足現(xiàn)代人們生活的實(shí)際需求。恰恰相反的是，智能臺(tái)燈在黑暗的環(huán)境下能自動(dòng)開(kāi)關(guān)燈，人們不需要再去尋找開(kāi)關(guān)。智能型產(chǎn)品將漸漸進(jìn)入人們的生活中。選題意義一方面，我國(guó)政府非常重視節(jié)能和節(jié)約。1997年11月1日我國(guó)頒布了《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》，節(jié)能已經(jīng)是法律上的規(guī)定，是我國(guó)重要國(guó)策之一。國(guó)家發(fā)改委提出了“電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能工程”、“建筑節(jié)能工程”、“綠色照明工程”等十大重點(diǎn)節(jié)能工程，通過(guò)這十大工程，“十一五”期間將實(shí)現(xiàn)節(jié)約2.4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的目標(biāo)，可帶動(dòng)上億萬(wàn)元的節(jié)能投資。照明節(jié)能意義重大，我國(guó)照明耗電大體占全國(guó)總發(fā)電量10%～12%，2003年我國(guó)總發(fā)電量為18500億度，按12%計(jì)，照明耗電達(dá)2220億度。面對(duì)如此龐大的耗能，我們應(yīng)采用全數(shù)字智能路燈節(jié)能控制技術(shù)：智能光源降壓—穩(wěn)壓—調(diào)光技術(shù)。此技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在人流量繁忙時(shí)段控制路燈保持合適的光照強(qiáng)度，在午夜自動(dòng)根據(jù)環(huán)境自動(dòng)調(diào)光；人流量稀少時(shí)，減少照明亮度。另一方面，近年來(lái)我國(guó)青少年近視的人數(shù)不斷增長(zhǎng)，近視眼的防治工作刻不容緩。目前我國(guó)共有四億多近視眼患者，以13億人口計(jì)，約每3個(gè)人中就有1個(gè)是近視眼，青少年近視人數(shù)居世界第一，且漸趨低齡化，中小學(xué)生近視檢出率為53.8％，高中以上學(xué)生更是高達(dá)70％。本設(shè)計(jì)所制作的智能臺(tái)燈，同時(shí)具備手動(dòng)調(diào)節(jié)和自動(dòng)調(diào)節(jié)兩種模式，還增加了人體感應(yīng)功能，實(shí)現(xiàn)了人走燈滅的效果。在保護(hù)人們眼睛視力的同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀在古代，人們使用蠟燭照明，匡衡鑿壁偷光的故事人人皆知，這說(shuō)明了照明的重要性。隨著時(shí)代不斷發(fā)展，出現(xiàn)了臺(tái)燈，國(guó)內(nèi)不同品牌的商家為了提高競(jìng)爭(zhēng)力，創(chuàng)新了節(jié)能臺(tái)燈、護(hù)眼臺(tái)燈、簡(jiǎn)約臺(tái)燈等。護(hù)眼臺(tái)燈護(hù)眼臺(tái)燈以歐普為例，它可以隨意調(diào)節(jié)高度，讓我們有一個(gè)適度的光源；通過(guò)CQC檢測(cè)，無(wú)藍(lán)光危害；無(wú)可視頻閃；防眩光；具有極高的顯色度。這些都保護(hù)人們的眼睛，保護(hù)我們的視力。此外，還具有45分鐘智能休息。但它只能水平調(diào)節(jié)。圖SEQ圖\*ARABIC1-1歐普照明臺(tái)燈2、節(jié)能臺(tái)燈節(jié)能臺(tái)燈實(shí)際上就是充分利用能源，從而減少不必要的消耗。節(jié)能臺(tái)燈以好視力為例，它具有手動(dòng)調(diào)節(jié)光亮度的功能，觸摸屏，減少了制作材料，節(jié)約了資源。但它只能水平調(diào)節(jié)。圖2-3好視力照明臺(tái)燈3、簡(jiǎn)約臺(tái)燈簡(jiǎn)約臺(tái)燈以無(wú)品牌創(chuàng)新臺(tái)燈為例,它可以360°調(diào)節(jié)，觸摸三擋調(diào)光，讓人們有一個(gè)舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境，具有防藍(lán)光功能，很好的保護(hù)了人們的視力，并且價(jià)格便宜，深受人們的喜歡。圖SEQ圖\*ARABIC2-3無(wú)品牌創(chuàng)新臺(tái)燈國(guó)外LED研究現(xiàn)狀以飛利浦為例，飛利浦銳視防眩光護(hù)眼臺(tái)燈，特有專業(yè)光學(xué)格柵，消除任何角度的眩光。其次特點(diǎn)就是亮度大，可調(diào)節(jié)。飛利浦臺(tái)燈的亮度是非常大的，因?yàn)樗褂玫氖亲钕冗M(jìn)的LED發(fā)光技術(shù)，而且我們可以根據(jù)需要控制它的亮度。其次就是外形美觀。飛利浦臺(tái)燈的顏色種類非常多，我們可以根據(jù)自己的喜好或者是家里的環(huán)境搭配使用。飛利浦臺(tái)燈還有一個(gè)特點(diǎn)就是省電，節(jié)能環(huán)保。圖1-1飛利浦臺(tái)燈總體設(shè)計(jì)方案總體目標(biāo)智能臺(tái)燈設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)臺(tái)燈的自動(dòng)手動(dòng)調(diào)節(jié)燈光亮度，人走燈滅，語(yǔ)音提示的功能。臺(tái)燈的自動(dòng)手動(dòng)調(diào)節(jié)燈光亮度，合適的亮度可以保護(hù)人們的眼睛，起到護(hù)眼的作用；人走燈滅，體現(xiàn)出臺(tái)燈的智能和節(jié)能；語(yǔ)音提醒，防止人多過(guò)度工作學(xué)習(xí)導(dǎo)致?lián)p害身體。適用于教師、學(xué)生和上班族等人群。系統(tǒng)概述本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，加上電容電阻按鈕晶振等器件，構(gòu)成單片機(jī)的最小系統(tǒng)。單片機(jī)最小系統(tǒng)有光照強(qiáng)度采集模塊、語(yǔ)音模塊、人體感應(yīng)模塊、電源模塊、按鍵模塊五種輸入模塊以及照明設(shè)備、模塊指示燈和喇叭三種輸出模塊。光照強(qiáng)度采集模塊，是由光敏電阻和ADC0832芯片構(gòu)成。語(yǔ)音模塊采用JQ8900-16P語(yǔ)音模塊芯片來(lái)控制延時(shí)播報(bào)，提醒人注意休息；人體感應(yīng)模塊采用紅外熱釋傳感器，是因?yàn)樵搨鞲衅黛`敏度高，操作簡(jiǎn)單，容易控制；照明設(shè)備使用USB隨身燈進(jìn)行模擬測(cè)試，在外形上使本設(shè)計(jì)更加美觀，USB隨身燈的內(nèi)部由6顆LED燈組成；指示燈模塊使用綠的發(fā)光二極管，當(dāng)指示燈亮?xí)r，臺(tái)燈調(diào)光是自動(dòng)模式，指示燈熄滅時(shí)，臺(tái)燈調(diào)光是手動(dòng)模式；按鍵模塊，是控制LED臺(tái)燈的按鍵，按鍵有三種作用分為切換模式、增加亮度和減小亮度；臺(tái)燈供電采用USB5V。系統(tǒng)框圖如圖2-2所示：圖2-2系統(tǒng)框圖光照強(qiáng)度采集模塊概述光照強(qiáng)度采集模塊主要由光敏電阻和ADC0832芯片構(gòu)成。光敏電阻的最主要的特性是其電阻值隨環(huán)境光的變化而變化，當(dāng)環(huán)境光線增強(qiáng)時(shí)，光敏電阻它的電阻值會(huì)減小，傳感器的信號(hào)處理電路會(huì)根據(jù)其電阻值來(lái)進(jìn)行處理；當(dāng)環(huán)境光線變?nèi)鯐r(shí)，它的電阻值會(huì)增大，傳感器將處理后的信號(hào)傳送到單片機(jī)控制電路，從而使臺(tái)燈點(diǎn)亮。本文設(shè)計(jì)的多功能智能臺(tái)燈也是充分利用光敏電阻這一特性，來(lái)感應(yīng)周圍環(huán)境光線的強(qiáng)弱，從而達(dá)到節(jié)能。ADC0832芯片按照以下這種方式轉(zhuǎn)換光敏電阻。將LXD/GB5-A1CV與一個(gè)電阻串聯(lián)，可以很輕易地將輸出電流轉(zhuǎn)化為電壓，其動(dòng)態(tài)感應(yīng)zd范圍由電源和外接電阻決定（可以使用5V的輸入電壓和電阻阻值為10K連接，可以用來(lái)探測(cè)0～160Lux的照度，如果電阻阻值下降到1K，它探回可測(cè)范圍達(dá)700Lux以上）。它還有一個(gè)內(nèi)置暗電流消除的電路，使它在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)提供了高精度，在低照度條件下也有著出色的表現(xiàn)。人體感應(yīng)模塊模塊概述熱釋電紅外傳感器的原理熱釋電紅外線(PIR)傳感器是在80年代逐漸成為一種新型探測(cè)元件，它具有高靈敏度的特點(diǎn)，是一種能檢測(cè)人體發(fā)射的紅外線，能夠?qū)⑤敵鲂盘?hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的傳感器，它普遍存在于各種防盜警報(bào)器和各種自動(dòng)節(jié)能裝置。它可以檢測(cè)出人體發(fā)出的非接觸形式輻射的紅外線能量的變化量，能夠?qū)⑤敵鲂盘?hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，這個(gè)輸出的電壓信號(hào)可以被放大來(lái)運(yùn)行各種控制電路。本文中使用的熱釋放傳感器采用了這種雙探測(cè)元結(jié)構(gòu)。熱釋電紅外傳感器由場(chǎng)效應(yīng)管匹配器、干涉濾波片和傳感探測(cè)元構(gòu)成。在設(shè)計(jì)中，高熱電材料應(yīng)做成具有一定厚度的薄片，鍍金屬電極在它的兩面上，之后通電使其極化，從而制成熱釋電探測(cè)器。語(yǔ)音模塊概述語(yǔ)音模塊這一方面，我只需要達(dá)到我的要求，能實(shí)現(xiàn)定時(shí)播報(bào)提醒。跟語(yǔ)音識(shí)別模塊有差異，語(yǔ)音識(shí)別是通過(guò)語(yǔ)音來(lái)控制，而我需要的語(yǔ)音模塊能儲(chǔ)存MP3，并且定時(shí)播報(bào)MP3。語(yǔ)音模塊可以單片機(jī)或開(kāi)關(guān)控制，預(yù)先下載聲音，再根據(jù)需要播放?？蓱?yīng)用于下列場(chǎng)景：1、車載導(dǎo)航語(yǔ)音播報(bào)；2、公路收費(fèi)站語(yǔ)音提示；3、高鐵站安全檢查語(yǔ)音提示；4、電力、通信、金融營(yíng)業(yè)廳語(yǔ)音提示；5、車輛進(jìn)、出通道驗(yàn)證語(yǔ)音提示；6、公安邊防檢查通道語(yǔ)音提示；7、多路語(yǔ)音告警或設(shè)備操作引導(dǎo)語(yǔ)音；8、電動(dòng)觀光車安全行駛語(yǔ)音告示；9、機(jī)電設(shè)備故障自動(dòng)報(bào)警；10、消防語(yǔ)音報(bào)警提示；11、自動(dòng)廣播設(shè)備，定時(shí)播報(bào)；12、跑步機(jī)語(yǔ)音導(dǎo)航；醫(yī)療器材、家用電器等需要語(yǔ)音提示的場(chǎng)所。按鍵模塊概述本設(shè)計(jì)選用按鈕開(kāi)關(guān)的原因是，按鈕開(kāi)關(guān)導(dǎo)電性強(qiáng)，安全可靠性高。按鍵開(kāi)關(guān)被稱為輕觸開(kāi)關(guān)，也稱為輕觸式按鍵開(kāi)關(guān)。按鍵開(kāi)關(guān)屬于電子元器件，是一種電子開(kāi)關(guān)，稱為敏感性開(kāi)關(guān)。使用時(shí)向開(kāi)關(guān)施壓，開(kāi)關(guān)閉合接通；當(dāng)開(kāi)關(guān)沒(méi)有受到壓力時(shí)，開(kāi)關(guān)即斷開(kāi),是通過(guò)金屬?gòu)椘芰ψ兓瘉?lái)實(shí)現(xiàn)。按鍵開(kāi)關(guān)使用參數(shù)如下表所示：表2-6按鍵開(kāi)關(guān)使用參數(shù)使用溫度范圍-40℃~70℃額定負(fù)荷DC12V0.1A接觸電阻≤200MΩ耐壓AC250V(50Hz)/min按力250±50g絕緣電子≥100MΩ使用壽命10000times（次）本次設(shè)計(jì)中主要使用六腳開(kāi)關(guān)（六腳自鎖開(kāi)關(guān)），也就是我們說(shuō)的雙刀雙擲開(kāi)關(guān)，引腳共2排，每排3個(gè)引腳，中間一根是公共端，對(duì)應(yīng)他左右2個(gè)腳一個(gè)常開(kāi)一個(gè)常閉，另外一排和這個(gè)一樣，常開(kāi)對(duì)常開(kāi)，公共點(diǎn)對(duì)公共點(diǎn)，常閉對(duì)常閉，但是是完全獨(dú)立的2組，除非你在PCB上將他們連接起來(lái)才是通的。未按下的狀態(tài)按下的狀態(tài)如何判斷引腳的辦法：1、用萬(wàn)用表調(diào)至二極管處；2、先測(cè)量四個(gè)引腳中的任意兩腳，判斷哪兩個(gè)是導(dǎo)通的，哪兩個(gè)是斷開(kāi)的；3、按鍵按下，再測(cè)量任意兩個(gè)引腳，判斷哪兩個(gè)是導(dǎo)通的，哪兩個(gè)是斷開(kāi)的；4、開(kāi)始斷開(kāi)，按鍵按下導(dǎo)通的兩個(gè)引腳可做為焊接的兩個(gè)腳，接線即可。電源模塊概述電源模塊采用DC電源插座，DC-002額定值是DC30V0.5A,插入力度是3到20N,是插件DC電源插座,針芯直徑有1.0mm和1.3mm,分別有梅花針和圓針,DC插座的孔徑尺寸是4.2mm,DC-002電源插座主要應(yīng)用領(lǐng)域：電視機(jī)、DVD、音箱、游戲機(jī)、計(jì)算機(jī)等家用電器以及電子儀器設(shè)備。DC-002電源插座技術(shù)參數(shù)如下表所示：表2-7DC-002電源插座技術(shù)參數(shù)表環(huán)境溫度15~35℃插入力度2.94~29.4N壓力86kPa~106kPa拔出力度2.94~29.4N相對(duì)濕度25%~80%接觸電阻≤0.03Ω額定值DC12V1A絕緣電阻≥100MΩ照明設(shè)備概述LED屬于半導(dǎo)體二極管，可以將電能轉(zhuǎn)化為光能。發(fā)光二極管由一個(gè)PN結(jié)組成，具有單向?qū)щ娦浴０l(fā)光二極管的核心部分由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的晶片組成，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過(guò)渡層，稱為PN結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的多數(shù)載流子與少數(shù)載流子結(jié)合后，會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，從而直接將電能轉(zhuǎn)化為光能。這種利用注入式流子發(fā)光原理制作的二極管稱作發(fā)光二極管，通稱LED。此設(shè)計(jì)選用的是LED隨身燈，它有小巧便捷，任意扭轉(zhuǎn)，省點(diǎn)節(jié)能等特點(diǎn)。它由USB接口加上6顆LED等組成。外觀顏色多樣，美觀。LED隨身燈技術(shù)參數(shù)如下表:表2-8LED隨身燈技術(shù)參數(shù)表尺寸16.9*1.8*0.9cm重量21g材質(zhì)TPU+6顆LED燈額定功率1.2W額定電壓5V模塊指示燈概述本設(shè)計(jì)的模塊指示燈選取普通單色發(fā)光二極管。他有諸多優(yōu)點(diǎn)，比如體積小但發(fā)光穩(wěn)定，工作電流小、壽命長(zhǎng)等，它屬于電流控制半導(dǎo)體器件，使用時(shí)需要串聯(lián)合適的限流電阻，它可以由各種直流電、交流點(diǎn)、脈沖產(chǎn)生的電源等來(lái)點(diǎn)亮。模塊指示燈的發(fā)光顏色與發(fā)光的波長(zhǎng)有關(guān)，半導(dǎo)體材料決定不同波長(zhǎng)的顏色如下表所示：表2-9發(fā)光二極管波長(zhǎng)與發(fā)光顏色關(guān)系表波長(zhǎng)（nm）發(fā)光顏色650～700紅色630～650琥珀色610～630橙色585左右黃色555～570綠色喇叭概述喇叭是一種換能器件，能把電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲信號(hào)。喇叭性能的好壞對(duì)音質(zhì)有著很大的影響。一般喇叭的組成：定心支片、模折環(huán)錐型紙盆、框架和磁鐵。喇叭是一個(gè)薄弱的器件，但就音效來(lái)說(shuō)，它又是一個(gè)重要的部件，音效喇叭的好壞起著決定性作用。音頻電能夠通過(guò)靜電、電磁或壓電效應(yīng)，使它的膜片振動(dòng)，并與空氣產(chǎn)生共振，這樣才能發(fā)出聲音。設(shè)計(jì)成本預(yù)算臺(tái)燈設(shè)計(jì)的成本并不高，主要花費(fèi)的時(shí)間精力以及工藝會(huì)外增加成本。臺(tái)燈制作的成本如下表所示：表2-11臺(tái)燈的制作成本元器件數(shù)量?jī)r(jià)格/元STC89C52芯片1片10單片機(jī)座子1個(gè)0.0612M晶振1個(gè)0.0130pF獨(dú)石電容2個(gè)0.02*2電解電容10uF1個(gè)0.02電阻1K3個(gè)0.01*3電阻10K2個(gè)0.01*2輕觸開(kāi)關(guān)3個(gè)0.36*3USB小燈1個(gè)5USB座1個(gè)2光敏電阻1個(gè)0.02ADC08321個(gè)2.1ADC0832座子1個(gè)0.01綠led1個(gè)0.1S8550（PNP）三極管1個(gè)0.02人體紅外熱釋傳感器1個(gè)4熱釋傳感器座子1個(gè)0.5電源開(kāi)關(guān)1個(gè)0.5電源座1個(gè)0.412*18洞洞板1張6.56導(dǎo)線若干2.1電源線1根2喇叭1個(gè)5JQ8900-16P芯片1塊15單排針1*4P若干1.47杜邦線公對(duì)母若干1.83杜邦線母對(duì)母若干1.83硬件電路設(shè)計(jì)語(yǔ)音模塊電路設(shè)計(jì)JQ8900-16P是一款語(yǔ)音芯片，含有單片機(jī)內(nèi)核，因此，被稱為JQ8900系列語(yǔ)音單片機(jī)。該語(yǔ)音芯片的特點(diǎn)是：音效好、多功能、應(yīng)用范圍廣泛、性能穩(wěn)定，還支持采樣率為6K～22KHz的音頻加載。它具有一線串口控制模式、RX232串口控制、兩線串口通信、按鍵模式、并口控制模式等多種控制方式，配套專用上位機(jī)，指令自動(dòng)生成，彌補(bǔ)了其他語(yǔ)音芯片應(yīng)用范圍小的缺陷。此芯片的優(yōu)勢(shì)是SPI-flash內(nèi)的語(yǔ)音內(nèi)容可以隨意更換，避免了傳統(tǒng)語(yǔ)音芯片需要安裝上位機(jī)才能更換語(yǔ)音的麻煩，SPI-flash直接模擬成U盤，使用非常方便。使得產(chǎn)品的研發(fā)提供了方便。這就是我選擇JQ8900-16P語(yǔ)音芯片的原因。硬件參數(shù)表2-2硬件參數(shù)表名稱參數(shù)MP3文件格式1、支持所有比特率為11172-3和ISO13813-3layer3的音頻解碼2、采樣率支持(KHZ):8/11.025/12/22.05/24/44.1/483、支持Normal、Jazz、Classic、Pop、Rock等音效USB接口2.0標(biāo)準(zhǔn)UART接口標(biāo)準(zhǔn)串口，TTL電平輸入電壓DC3.3-5.2V，推薦5V供電;IO電平為3.3V額定電流睡眠電流：500uA；工作電流：10MA尺寸20.32*15.5mm工作溫度-40度~85度濕度5%~95%模塊管腳說(shuō)明圖2-3模塊管腳圖模塊管腳功能表表2-3模塊管腳功能表引腳序號(hào)引腳名稱功能描述備注1VPP一線串口控制腳2BUSY播放指示燈無(wú)音頻輸出低，有音頻輸出時(shí)高3RXUART串行數(shù)據(jù)的輸入3.3V，TTL電平4TXUART串行數(shù)據(jù)的輸出3.3V，TTL電平5GND接地電源地6DC-5V電源模塊的輸入不能超過(guò)5.2V7SPK-喇叭+接3W/8R以下無(wú)源喇叭8SPK+喇叭-9IO7觸發(fā)輸入口7對(duì)地觸發(fā)10IO6觸發(fā)輸入口6對(duì)地觸發(fā)11IO5觸發(fā)輸入口5對(duì)地觸發(fā)12IO4觸發(fā)輸入口4對(duì)地觸發(fā)13IO3觸發(fā)輸入口3對(duì)地觸發(fā)14IO2觸發(fā)輸入口2對(duì)地觸發(fā)15IO1觸發(fā)輸入口1對(duì)地觸發(fā)16DAC音頻輸出外接功放兩線串口通信方式組合播放是按照文件名來(lái)組合播放，文件要求被存儲(chǔ)在“ZhuHe”的文件夾下，一般把要組合的文件名稱更改為：01.MP3，02.MP3，03.MP3。芯片的通信方式采用全雙工串口通信；波特率：9600b/s，數(shù)據(jù)位:8，停止位：1位，檢驗(yàn)位：N。通信格式：起始碼–指令類型–數(shù)據(jù)長(zhǎng)度(n)–數(shù)據(jù)1一數(shù)據(jù)n一和檢驗(yàn)(SM)。1.指令碼:固定為AA。2.指令類型:用來(lái)區(qū)分指令類型。3.數(shù)據(jù)長(zhǎng)度:指令中的數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。4.數(shù)據(jù):指令中的相關(guān)數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為1時(shí)，表示只有CMD，沒(méi)有數(shù)據(jù)位。5.檢驗(yàn):為之前所有字節(jié)之和的低8位，即起始碼到數(shù)據(jù)相加后取低8位。6.數(shù)據(jù)格式:發(fā)送的數(shù)據(jù)或命令，高8位數(shù)據(jù)在前，低8位在后。通信機(jī)制1.我方做為從機(jī)處理，上電默認(rèn)等待狀態(tài)，所有播放操作全由主機(jī)控制。2.從機(jī)不會(huì)主動(dòng)發(fā)起通信，所有通信都是由主機(jī)發(fā)起。3.串口是3.3V的TTL電平，如果主機(jī)系統(tǒng)是5V電平請(qǐng)?jiān)谥虚g串1K電阻。4.如未特別說(shuō)明，協(xié)議中所有數(shù)據(jù)都是表示十六進(jìn)制數(shù)據(jù)。協(xié)議約定：以下是本芯片返回和能識(shí)別的數(shù)據(jù)定義。播放狀態(tài)定義:系統(tǒng)上電處于停止?fàn)顟B(tài)00(停止)01(播放)02(暫停)盤符定義:切換盤符后處于停止?fàn)顟B(tài)USB；00SD；01FLASH:02N0_DEVICE:FF音量:音量總共為31級(jí)，0-30級(jí)，上電默認(rèn)為20級(jí)播放模式定義:上電默認(rèn)為單曲停止全盤循環(huán)(00):按順序播放全盤曲目，播放完后循環(huán)播放單曲循環(huán)(01):一直循環(huán)播放當(dāng)前曲目單曲停止(02):播放完當(dāng)前曲目一次停止全盤隨機(jī)(03):隨機(jī)播放盤符內(nèi)曲目目錄循環(huán)(04):按順序播放當(dāng)前文件夾內(nèi)曲目，播放完后循環(huán)播放，目錄不包含子目錄目錄隨機(jī)(05):在當(dāng)前目錄內(nèi)隨機(jī)播放，目錄不包含子目錄目錄順序播放(06):按順序播放當(dāng)前文件夾內(nèi)曲目，播放完后停止，目錄不包含子目錄順序播放(07):按順序播放全盤曲目，播放完后停止EQ定義:N0RMAL(00)POP(01)ROCK(02)JAZZ(03)CLASSIC(04)上電默認(rèn)EQ為NORMAL(00)DAC輸出通道定義:上電默認(rèn)為MP3播放通道(00)MP3播放通道(00):播放MP3通道，DAC輸出的聲音為音樂(lè)播放的聲音AUX通道(01):DAC輸出的聲音為P26和P27輸入的聲音MP3+AUX(02):AUX通道MP3同時(shí)打開(kāi)，DAC輸出的聲音是音樂(lè)播放的聲音和P26、P27輸入的聲音混合輸出組合播放如:01.MP3，02.MP3可以用兩個(gè)字母。本芯片支持MP3和WAV兩種格式。通信指令指令：AA0100AB返回：AA0101播放狀態(tài)SM說(shuō)明：在任何時(shí)候都可以查詢當(dāng)前的播放狀態(tài)指令：AA0200AC返回：無(wú)說(shuō)明：在任何時(shí)候發(fā)此命令都會(huì)從頭開(kāi)始播放當(dāng)前曲目指令：AA0300AD返回：無(wú)指令：AA0400AE返回：無(wú)指令：AA0500AF返回：無(wú)指令：AA0600B0返回：無(wú)指令：AA0702曲目高曲目低SM返回：無(wú)例如：AA07020008BB指定播放當(dāng)前盤符第8首，曲目數(shù)從1－65535指令：AA08長(zhǎng)度盤符路徑SM返回：無(wú)說(shuō)明：長(zhǎng)度＝盤符長(zhǎng)度+路徑長(zhǎng)度=1+路徑長(zhǎng)度語(yǔ)音模塊電路通過(guò)需要達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，只需要用到模塊的RX、RT、GND、DC-5V、SPK-和SPK+這幾個(gè)連接口。語(yǔ)音模塊JQ8900-16P通過(guò)雙線串口與單片機(jī)芯片連接，按照芯片的說(shuō)明書將分段錄音保存到此芯片中，通過(guò)編程延時(shí)播報(bào)錄音。語(yǔ)音模塊電路如圖3-5所示：圖3-5語(yǔ)音模塊電路光照強(qiáng)度采集電路設(shè)計(jì)光敏電阻光敏電阻主要由金屬半導(dǎo)體組成，如硫化物、硒化物和碲化物。在黑暗環(huán)境中，其電阻值很高。在光照下，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的帶隙，價(jià)帶中的電子就可以吸收一個(gè)光子的能量，然后躍遷到導(dǎo)帶，并在價(jià)帶中產(chǎn)生帶正電荷的空穴。光產(chǎn)生的電子空穴對(duì)增加了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)量，光敏電阻的電阻因其電阻率的降低而減小。光線越強(qiáng)，阻力越小。當(dāng)光線消失后，光子激發(fā)產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)將逐漸復(fù)合，它的阻值將漸漸恢復(fù)到原來(lái)的值。光敏電阻的主要參數(shù)有明亮電阻、暗電阻以及四個(gè)特性：溫度特性、光譜特性、頻率特性和光電特性。當(dāng)在光敏電阻兩端的金屬電極之間施加電壓時(shí)，電極之間會(huì)有電流。當(dāng)適當(dāng)波長(zhǎng)的光照射時(shí)，電流會(huì)隨著光照強(qiáng)度的增大而增大，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。ADC0832簡(jiǎn)介ADC0832是一個(gè)8位A/D轉(zhuǎn)換芯片，最大分辨率為256級(jí)，可以滿足一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。內(nèi)部電源輸入和參考電壓加倍使得芯片的模擬輸入電壓范圍為0?5V。芯片切換時(shí)間僅為32μS，雙倍數(shù)據(jù)輸出可用于驗(yàn)證數(shù)據(jù)，減少數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，切換速度快，穩(wěn)定性強(qiáng)。啟用獨(dú)立的芯片輸入可使多設(shè)備通信和處理器控制更加方便。使用DI數(shù)據(jù)輸入端子，可以輕松識(shí)別通道功能。當(dāng)用作單通道模擬信號(hào)輸入時(shí)，ADC0832的輸入電壓為0?5V，在8位分辨率下的電壓精度為19.53mV。如果通過(guò)IN+和IN-輸入，則可以在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)電壓值以增加轉(zhuǎn)換寬度。最要注意的是，當(dāng)輸入IN+和IN-時(shí)，如果IN-電壓大于IN+電壓，則轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)結(jié)果始終為00H。光照強(qiáng)度采集電路本設(shè)計(jì)的臺(tái)燈需要采集環(huán)境中的光照強(qiáng)度，將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，從而臺(tái)燈具有自動(dòng)調(diào)光功能。光照強(qiáng)度采集電路采用的是光敏電阻，因?yàn)楣饷綦娮枘軌虿杉焦庹諒?qiáng)度的模擬量，通過(guò)ADC0832將光照強(qiáng)度模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，再傳給單片機(jī)進(jìn)行處理。該模塊的電路圖如圖3-1所示。圖3-1光照強(qiáng)度采集電路人體紅外檢測(cè)電路設(shè)計(jì)熱釋電紅外傳感器的原理特性熱釋電紅外傳感器是一種主要由高熱電系數(shù)制成的檢測(cè)元件。每個(gè)檢測(cè)器中安裝一個(gè)或兩個(gè)檢測(cè)元件，并且兩個(gè)檢測(cè)元件以反極性串聯(lián)連接，以抑制溫度升高引起的干擾。檢測(cè)元件將檢測(cè)并接收到的紅外輻射，轉(zhuǎn)化為微弱的電壓信號(hào)，通過(guò)安裝在探頭中的場(chǎng)效應(yīng)管，放大并輸出。人體輻射的紅外中心波長(zhǎng)為9-10um，而檢測(cè)元件的波長(zhǎng)靈敏度為0.2-20um，幾乎是穩(wěn)定的。帶有過(guò)濾器的窗口在傳感器的頂部打開(kāi)。這種濾光片可以通過(guò)波長(zhǎng)在7-10um范圍內(nèi)的光，正好適用于人體紅外輻射的檢測(cè)，其他波長(zhǎng)的紅外線被濾光片吸收，從而形成專門用于檢測(cè)人體輻射的紅外傳感器。一旦有人進(jìn)入探測(cè)區(qū)域，人體發(fā)出的紅外輻射就會(huì)被部分鏡面聚焦，并被熱釋電元件接收。然而，兩個(gè)熱釋電元件接收的熱量不同，熱釋電功率也不同，因此，它不能被抵消，電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)處理后輸出。HC-SR501模塊相關(guān)介紹本設(shè)計(jì)采用人體紅外感應(yīng)模塊:HC-SR501模塊。該模塊的基礎(chǔ)是紅外技術(shù)的自動(dòng)控制模塊。采用德國(guó)進(jìn)口LHI778紅外探頭設(shè)計(jì)，可靠性強(qiáng)，靈敏度高，超低電壓工作模式廣泛應(yīng)用于各類自動(dòng)感應(yīng)電氣設(shè)備，尤其是干電池供電的自動(dòng)控制產(chǎn)品。其實(shí)物圖片如圖2-3所示。圖2-3HC-SR501實(shí)物圖（1）使用范圍1、安防產(chǎn)品2、人體感應(yīng)燈具3、人體感應(yīng)玩具4、工業(yè)自動(dòng)化控制等（2）電氣參數(shù)產(chǎn)品型號(hào)HC--SR501人體感應(yīng)模塊工作電壓范圍直流電壓4.5-20V靜態(tài)電流<50uA電平輸出高3.3V/低0V觸發(fā)方式L不可重復(fù)觸發(fā)/H重復(fù)觸發(fā)延時(shí)時(shí)間0.5-200S（可調(diào)）可制作范圍零點(diǎn)幾秒-幾十分鐘封鎖時(shí)間2.5S（默認(rèn)）可制作范圍零點(diǎn)幾秒-幾十秒電路板外形尺寸32mm*24mm感應(yīng)角度<100度錐角工作溫度-15+-70度感應(yīng)透鏡尺寸直徑：23mm（默認(rèn)）人體紅外檢測(cè)電路液晶模塊的電路的連接圖如圖3-4所示。該模塊只引出3個(gè)引腳，其中第1腳是連接VCC,第3腳連接GND，第2腳接單片機(jī)的IO口P22，當(dāng)有人出現(xiàn)在模塊的檢測(cè)范圍內(nèi)時(shí)，該引腳輸出高電平，開(kāi)始是輸出低電平的。圖3-4人體紅外檢測(cè)電路按鍵輸入電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)加入的按鍵只有三個(gè)，第一個(gè)按鍵控制臺(tái)燈自動(dòng)手動(dòng)切換光照模式，第二個(gè)是按鍵是用來(lái)增強(qiáng)光照強(qiáng)度，第三個(gè)按鍵是用來(lái)減小光照強(qiáng)度，故采用了獨(dú)立鍵盤的方式。按鍵的連接圖3-3所示：圖3-3按鍵輸入電路電源輸入電路設(shè)計(jì)DC電源插座連接的原理：當(dāng)插頭被插入后，電源插座內(nèi)部的動(dòng)觸點(diǎn)引腳會(huì)被頂開(kāi)，進(jìn)而切斷電路內(nèi)部的電池負(fù)極通路。在這時(shí)電源插座線圈通電后，線圈中的鐵芯會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁力，與銜鐵吸引帶動(dòng)內(nèi)部的簧片，使觸點(diǎn)1、2斷開(kāi)，此時(shí)1，3腳接通電源，為通路供電。DC電源插座的接線是，零線接電源插座的引腳左接，火線接右邊的引腳，地線接中間(上邊)的引腳。六腳開(kāi)關(guān)（六腳自鎖開(kāi)關(guān)），也稱雙刀雙擲開(kāi)關(guān)，共有兩排三對(duì)引腳，三對(duì)分別是：常開(kāi)、公共端、常閉。通過(guò)DC直流電源插座正極與按鍵六角開(kāi)關(guān)的一腳連接，構(gòu)成電源輸入電路，這樣才能控制電源的通斷。電源輸入的連接圖3-4所示：圖3-4電源輸入電路LED照明電路設(shè)計(jì)照明方案的確定目前常用的調(diào)光技術(shù)主要有:1。直流電源LED的調(diào)光技術(shù)。2.

使用脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)光。3.采用可控硅對(duì)LED調(diào)光。依照傳統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用有三種方法可以選擇。方案一：直流電源LED的調(diào)光技術(shù)如果有必要更改變LED的亮度，這是相對(duì)容易做到的。具有單向?qū)щ娦缘陌l(fā)光二極管是由電流器件驅(qū)動(dòng)的，因?yàn)長(zhǎng)ED的亮度是由通過(guò)它的電流決定的，在一定范圍內(nèi)，電流越大亮度越高，反之亦然。調(diào)整LED亮度只需要調(diào)整電流的大小,LED工作電流很低，通常需要一個(gè)串聯(lián)限流電阻,因此當(dāng)我們改變檢測(cè)限流電阻時(shí)，可以改變電流的大小來(lái)改變LED的亮度。但限流檢測(cè)電阻值通常很小，用非常小的阻值電位器來(lái)調(diào)節(jié)電流，操作上很難實(shí)現(xiàn)電流調(diào)節(jié)。因此，一般不采用調(diào)整電阻的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)電流的調(diào)節(jié)。為了實(shí)現(xiàn)電流調(diào)節(jié)，一些芯片提供控制電壓接口，通過(guò)改變輸入控制電壓，可以改變輸出恒流值，這使得它更容易實(shí)現(xiàn)。然而，采用正向電流法調(diào)節(jié)亮度存在一個(gè)問(wèn)題，即在改變亮度的同時(shí)，也會(huì)改變其光譜和色溫。調(diào)整電流會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的問(wèn)題，那就是阻止恒流源工作。長(zhǎng)期在低亮度下工作，可能會(huì)降壓型恒流源效率，導(dǎo)致溫升升高，使其無(wú)法工作。精確調(diào)光不能通過(guò)調(diào)節(jié)正向電流獲得。方案二：使用脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)光LED是一種發(fā)光二極管，可以快速打開(kāi)和關(guān)閉。這與其他發(fā)光器件相比是不可比擬的。因此，我們需要將電源轉(zhuǎn)換為脈沖恒流電源。通過(guò)改變電源的脈沖寬度，可以改變其亮度。這種方法稱為脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)光方法。如果脈沖周期為tpwm，脈沖寬度為ton，則其工作比D(或孔隙率比)為ton/tpwm。通過(guò)改變恒流源脈沖的工作比率，可以改變LED的亮度。簡(jiǎn)而言之，PWM是模擬信號(hào)電平的數(shù)字編碼方法。使用高分辨率計(jì)數(shù)器，對(duì)方波的占空比進(jìn)行調(diào)制，以編碼特定模擬信號(hào)的電平。PWM信號(hào)甚至更數(shù)字，因?yàn)樵谌魏谓o定時(shí)刻，全振幅DC電源完全打開(kāi)或完全關(guān)閉。電壓或電流源以重復(fù)脈沖的ON或OFF序列施加到模擬負(fù)載上。通就是負(fù)載增加直流電源時(shí)為“On”，斷開(kāi)電源時(shí)為“off”。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以用PWM編碼。PWM調(diào)光的優(yōu)點(diǎn):1.不會(huì)產(chǎn)生任何色譜偏差;2、PWM調(diào)光具有很高的調(diào)光精度;3、可結(jié)合數(shù)字控制技術(shù)進(jìn)行控制。因?yàn)槿魏螖?shù)字都可以很輕易地轉(zhuǎn)換為PWM信號(hào);4.PWM調(diào)光可以很容易地通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)，用途廣泛。方案三：采用可控硅對(duì)LED調(diào)光。一般的照明燈具通常用可控硅來(lái)調(diào)整光線，比如白熾燈和鹵素?zé)?。因?yàn)樗鼈兓旧鲜羌冏杵骷?，所以使用純阻器件作為照明工具的照明系統(tǒng)對(duì)輸入電壓沒(méi)有要求，輸入電壓是否為正弦交流電對(duì)照明系統(tǒng)沒(méi)有影響。通過(guò)純電阻器件的電流和電壓波形完全相同，因此無(wú)論電壓波形如何偏離正弦波，都可以通過(guò)改變輸入純電阻器件電壓的有效值來(lái)調(diào)整光線。然而可控硅并不能使LED供電的照明系統(tǒng)來(lái)調(diào)節(jié)光線，因?yàn)長(zhǎng)ED不是一個(gè)純阻性器件?？偠灾?，最好的LED調(diào)光技術(shù)是PWM調(diào)光。當(dāng)使用PWM調(diào)光時(shí)，可以使用微控制系統(tǒng)，比如單片機(jī)，通過(guò)程序可以預(yù)先設(shè)定燈光的亮度級(jí)別，然后通過(guò)調(diào)節(jié)燈光的級(jí)別就可以進(jìn)行達(dá)到。PWM調(diào)光可以直接應(yīng)用于調(diào)光臺(tái)燈，所以我最后選擇了方案二。LED燈照明電路如圖3-7所示。本設(shè)計(jì)采用市場(chǎng)上的一款小型USB燈作為照明設(shè)備，拆開(kāi)這盞小燈的外殼，就會(huì)找到它，它實(shí)際上是6個(gè)白色LED燈和6個(gè)電阻串聯(lián)在一起。使用這盞USB小燈，不僅使設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單，并且讓外觀上更好看，更接近現(xiàn)實(shí)中的臺(tái)燈外觀。實(shí)際電路是使用PNP三極管驅(qū)動(dòng)，其型號(hào)為S8550，基極串聯(lián)限流電阻后再連接到單片機(jī)的IO口。發(fā)射極接電源，集電極串聯(lián)USB小燈后再連接到到電源地。只要單片機(jī)的IO口輸出一個(gè)低電平信號(hào)，就可以控制三極管傳導(dǎo)，然后LED燈就可以點(diǎn)亮。圖3-7LED照明電路語(yǔ)音播報(bào)電路設(shè)計(jì)語(yǔ)音播報(bào)電路主要由語(yǔ)音芯片JQ8900-16P，喇叭、串口線與單片機(jī)等組成。喇叭播報(bào)儲(chǔ)存在芯片里面的MP3片段從而達(dá)到語(yǔ)音提醒的作用。當(dāng)電路通電，單片機(jī)定時(shí)器初始化開(kāi)始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)一小時(shí)，單片機(jī)通過(guò)串口控制語(yǔ)音芯片，喇叭中的線圈得電，其線圈就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，與磁鐵的磁場(chǎng)相互作用下，線圈振動(dòng)，產(chǎn)生振動(dòng)，喇叭播放語(yǔ)音芯片里的第一段錄音。計(jì)時(shí)2小時(shí)，喇叭播放語(yǔ)音芯片里的第二段錄音；計(jì)時(shí)3小時(shí)，喇叭播放語(yǔ)音芯片里的第三段錄音；計(jì)時(shí)4小時(shí)，喇叭播放語(yǔ)音芯片里的第四段錄音。語(yǔ)音播報(bào)電路如圖3-8所示：圖3-8語(yǔ)音播報(bào)電路模塊指示燈電路當(dāng)向發(fā)光二極管施加直流電壓時(shí)，從P區(qū)注入N區(qū)的空穴和從N區(qū)注入P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近的幾微米內(nèi)，它與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射熒光。不同半導(dǎo)體材料中電子與空穴的能態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴重新結(jié)合時(shí)，釋放的能量是不同的。釋放的能量越多，發(fā)出的光的波長(zhǎng)就越短。通常使用發(fā)出紅色，綠色光或黃色光的二極管。發(fā)光二極管的反向擊穿電壓大于5伏。它的正向伏安特性曲線非常陡峭，在使用過(guò)程中必須串聯(lián)限流電阻，以控制通過(guò)二極管的電流。此電路通過(guò)高低電平控制D1燈亮滅，當(dāng)LED端低電平0V時(shí)，D1燈亮；當(dāng)LED端高電平，D1燈滅。當(dāng)臺(tái)燈通電后，燈D1亮，臺(tái)燈是自動(dòng)模式，自動(dòng)根據(jù)環(huán)境亮度調(diào)光。按下按鈕，燈D1滅，臺(tái)燈是手動(dòng)模式，可以通過(guò)按鈕控制燈亮度。圖3-9模塊指示燈電路控制模塊設(shè)計(jì)控制器的選型（1）選擇STC89C52型號(hào)的單片機(jī)STC89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8kbytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的STC89C52單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。STC89C52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2個(gè)讀寫口線。STC89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。（2）主要功能特性 ◆兼容MCS51指令系統(tǒng)； ◆8k可反復(fù)擦寫(>1000次）FlashROM； ◆32個(gè)雙向I/O口；◆256x8bit內(nèi)部RAM； ◆3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷；◆時(shí)鐘頻率0-24MHz； ◆2個(gè)串行中斷； ◆可編程UART串行通道； ◆2個(gè)外部中斷源； ◆共8個(gè)中斷源； ◆2個(gè)讀寫中斷口線； ◆3級(jí)加密位； ◆低功耗空閑和掉電模式；◆軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能；（3）8051單片機(jī)的引腳功能MCS-51系列單片機(jī)一般采用40個(gè)引腳，雙列直插式封裝，用HMOS工藝制造，其外部引腳排列如圖3-2所示。其中，各引腳的功能為:圖3-2STC89C52引腳圖①主電源引腳VCC（40腳），接＋5V電源正端；GND（20腳），接＋5V電源地端；②外接晶體或外部振蕩器引腳XTAL1（19腳），接外部晶振的一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器 的輸入端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳應(yīng)接 地。XTAL2（18腳），接外部晶振的另一個(gè)引腳。在片內(nèi)接至反相放大器的輸出端和 內(nèi)部時(shí)鐘電路的輸入端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此腳接外部振蕩器的輸出端。③控制信號(hào)線RESET（9腳），復(fù)位信號(hào)輸入端，復(fù)位/掉電時(shí)內(nèi)部RAM的備用電源輸入端。ALE（30腳），地址鎖存允許/編程脈沖輸入，用ALE鎖存從P0口輸出的低8位地址。在對(duì)片內(nèi)EPROM編程時(shí)，編程脈沖由此輸入。PSEN（29腳），外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)，低電平有效。 EA（31腳）,訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器允許/編程電壓輸入。EA為高電平時(shí)，訪問(wèn)內(nèi)部存 儲(chǔ)器；低電平時(shí)，訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器。④多功能I/O口引腳8051單片機(jī)設(shè)有4個(gè)雙向I/O口（P0、P1、P2、P3），每一組I/O口線都可以獨(dú)立地用作輸入或輸出口，其中：P0口（32～39腳）——雙向口（三態(tài)），可作為輸入/輸出口，可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL門電路。實(shí)際應(yīng)用中常作為分時(shí)使用的地址/數(shù)據(jù)總線口，對(duì)外部程序或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址時(shí)低8位地址與數(shù)據(jù)總線分時(shí)使用P0口：先送低8位地址信號(hào)到P0口，由地址鎖存信號(hào)ALE的下降沿將地址信號(hào)鎖存到地址鎖存器后，再作為數(shù)據(jù)總線的口線對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入或輸出。 P1口（1～8腳）——準(zhǔn)雙向口（三態(tài)），可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL門電路。用作輸入線時(shí)，口鎖存器必須由單片機(jī)先寫入“1”，每一位都可編程為輸入或輸出線。 P2口（21～28）——準(zhǔn)雙向口（三態(tài)），可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL門電路?？勺鳛檩斎?輸出口，實(shí)際應(yīng)用中一般作為地址總線的高8位，與P0口一起組成16位地址總線，用于對(duì)外部存儲(chǔ)器的接口電路進(jìn)行尋址。 P3口（10～17腳）——準(zhǔn)雙向口（三態(tài)），可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL門電路。雙功能口，作為第一功能使用時(shí)，與P1口一樣；作為第二功能使用時(shí)，每一位都有特定用途，其特殊用途如表3.1所示：表3.1P3口第二用途端口引腳第二功能注釋P3.0RXD串行口數(shù)據(jù)接收端P3.1TXD串行口數(shù)據(jù)發(fā)送端P3.2/INT0外中斷請(qǐng)求0P3.3/INT1外中斷請(qǐng)求1P3.4T0定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部計(jì)數(shù)信號(hào)輸入P3.5T1定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部計(jì)數(shù)信號(hào)輸入P3.6/WR外部RAM寫選通信號(hào)輸出P3.7/RD外部RAM讀選通信號(hào)輸出控制器的電路設(shè)計(jì)單片機(jī)STC89C52的最小系統(tǒng)如圖3-3所示，最小系統(tǒng)由晶振電路、復(fù)位電路、電源電路三個(gè)部分組成。晶振電路包括2個(gè)30pF的電容C2和C3，還有12M的晶振X1。電容的作用是起振，幫助晶振更容易的起振，取值在15-33pF的范圍中。晶振的取值也可以是24M，晶振的取值越高，單片機(jī)的執(zhí)行速度越快。在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的時(shí)候，晶振部分越靠近單片機(jī)越好。單片機(jī)復(fù)位電路就好比電腦的重啟部分，按下重啟按鈕，內(nèi)部的程序從頭開(kāi)始執(zhí)行。復(fù)位電路由10uF的極性電容C1和10K的電阻R4構(gòu)成。利用電容電壓不能突變的性質(zhì),當(dāng)系統(tǒng)一通電，RESET腳將會(huì)出現(xiàn)高電平，并且這個(gè)高電平持續(xù)的時(shí)間由電路的RC值來(lái)決定。電源部分，可采用電腦USB口、移動(dòng)電源等設(shè)備5VUSB進(jìn)行供電。特別注意的是，對(duì)于31腳(EA),當(dāng)接高電平時(shí),單片機(jī)在復(fù)位后從內(nèi)部ROM的0000H開(kāi)始執(zhí)行；當(dāng)接低電平時(shí),復(fù)位后直接從外部ROM的0000H開(kāi)始執(zhí)行。由于我們的程序存儲(chǔ)在了單片機(jī)內(nèi)部，所以EA要接高電平，保證單片機(jī)是從內(nèi)部讀取程序去執(zhí)行的。圖3-3單片機(jī)最小系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與仿真程序流程圖設(shè)計(jì)總體程序流程圖設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的軟件流程圖如圖4-1所示，當(dāng)接通電源，按下電源開(kāi)關(guān)按鈕，單片機(jī)定時(shí)器開(kāi)始初始化，判斷按鍵1是否被按下，被按下的話則切換控制模式，即手動(dòng)調(diào)光模式變?yōu)樽詣?dòng)調(diào)光模式，自動(dòng)調(diào)光模式變?yōu)槭謩?dòng)調(diào)光模式。如果是自動(dòng)模式，先判斷過(guò)去的1分鐘是否檢測(cè)到有人在范圍內(nèi)存在，有的話則通過(guò)讀取ADC0832的數(shù)據(jù)，之后計(jì)算出當(dāng)前環(huán)境的光照強(qiáng)度，根據(jù)不同的光照強(qiáng)度，自動(dòng)調(diào)節(jié)臺(tái)燈的亮度，實(shí)現(xiàn)光線越暗，臺(tái)燈越亮的效果。檢測(cè)不到人的話，臺(tái)燈自動(dòng)熄滅。如果是手動(dòng)模式，則分別判斷按鍵2和按鍵3有沒(méi)有被按下，如果按鍵2被按下，則按一次降低臺(tái)燈亮度一次，如果是按鍵3被按下，則按一次增加臺(tái)燈亮度一次。當(dāng)單片機(jī)的定時(shí)器初始化后，定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)到了1小時(shí)，喇叭播放第一段錄音；計(jì)時(shí)到了2小時(shí)，喇叭播放第二段錄音；計(jì)時(shí)到了3小時(shí)，喇叭播放第三段錄音；計(jì)時(shí)到了4小時(shí)，喇叭播放第四段錄音。圖4-1主函數(shù)流程圖模數(shù)轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)讀取ADC0832芯片的采集數(shù)據(jù)之前，單片機(jī)要先發(fā)一個(gè)起始信號(hào)給ADC芯片，由于ADC0832有兩路AD轉(zhuǎn)換通道，因此還需要發(fā)一個(gè)通道選擇信號(hào)，告訴ADC芯片要選擇哪個(gè)通道進(jìn)行轉(zhuǎn)換。之后就進(jìn)行采集結(jié)果的讀取，ADC芯片會(huì)返回2字節(jié)數(shù)據(jù)，第1字節(jié)是進(jìn)行正向傳輸，第2字節(jié)是反向傳輸，之所以要進(jìn)行兩次的傳輸，是因?yàn)榭梢园堰@兩字節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，以判斷傳輸是否出錯(cuò)。最后把讀取的AD結(jié)果返回給主函數(shù)。模數(shù)轉(zhuǎn)換流程圖如圖4-2所示：圖4-2模數(shù)轉(zhuǎn)換流程圖PWM調(diào)光程序設(shè)計(jì)PWM調(diào)光程序流程圖如圖4-3所示，PWM稱為脈沖寬度調(diào)制，PWM調(diào)光的原理主要是首先確定一個(gè)固定的時(shí)間周期，在本設(shè)計(jì)中把這個(gè)周期定為10毫秒，這個(gè)周期的時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，否則會(huì)有臺(tái)燈閃爍的現(xiàn)象。然后在這個(gè)周期里面，確定不同的高低電平比例，即可確定不同的臺(tái)燈亮度。如下流程圖所示，假如N的取值是3，那么就是點(diǎn)亮臺(tái)燈3毫秒，熄滅臺(tái)燈7毫秒，然后又重新點(diǎn)亮3毫秒，熄滅7毫秒，依此循環(huán)。這樣亮滅的時(shí)間比例就是3:7，亮的時(shí)間所占的比例越大，臺(tái)燈就越亮。圖4-3PWM調(diào)光程序流程圖語(yǔ)音播報(bào)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)音播報(bào)流程圖如圖4-4所示，當(dāng)接通電源，按下電源開(kāi)關(guān)按鈕，當(dāng)單片機(jī)定時(shí)器的初始化后，定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)到了1小時(shí)，喇叭播放第一段錄音；計(jì)時(shí)到了2小時(shí)，喇叭播放第二段錄音；計(jì)時(shí)到了3小時(shí)，喇叭播放第三段錄音；計(jì)時(shí)到了4小時(shí)，喇叭播放第四段錄音。圖4-4語(yǔ)音播報(bào)流程圖按鍵控制程序設(shè)計(jì)按鍵控