基于51单片机设计的人体感应台灯

张浩嘉+王仲夏

摘要：STC89C52单片机是本系统的核心部分，本系统实现在夜间时有人自动开灯无人自动关闭台灯以及当人体过于靠近台灯时发出警报的功能，主要包括STC89C52单片机、传感器、数模转换芯片、光敏电阻、运算放大器等部分。本系统给人们的生活提供了便利，同时也参与到低碳环保的活动中，是一项与人们生活息息相关的项目。

关键词：单片机；传感器；智能；节能环保

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）34-0226-02

Abstract： STC89C52 microcontroller is the core part of the system， this system can automatically turn on the lights at night when someone close and the alarm lamp automatic function when the body is too close to the lamp， mainly including STC89C52 microcontroller， sensor， DAC， light sensitive resistor， amplifier etc.. This system has provided the convenience for people's life， simultaneously also participates in the low carbon environmental protection activity， is a project which closely relates with the people's life.

Key words： singlechip； sensor； intelligent； energy saving and environmental protection

现如今随着社会生活水平的不断提高，人们对台灯的要求也越来越多，传统台灯已经无法满足人们的需求，台灯智能化发展是未来的趋势。本系统设计的台灯正是符合人们对台灯智能化需求。本系统具有自动开关灯、预防报警功能，可以节能环保以及纠正用户错误坐姿预防青少年近视发生。所以，台灯智能化系统的设计是符合市场需求，具有较强的实用价值和广阔的市场前景。

1 系统硬件电路设计

1.1 台灯系统结构图

由功能要求，单片机、传感器信号处理电路、报警电路、按键电路、显示电路、灯光控制电路组成了本系统的结构。台灯的系统结构如图1所示。

1.2 台灯的工作原理

当光照强度较强时，由于光敏电阻特性光敏电阻的阻值较小，单片机接收到光敏电阻模块发送的低电平信号，此时热释电传感器模块停止工作LED灯不亮，台灯处于等待状态。反之，在光照强度较弱时单片机会接收到光敏电阻模块发送的高电平信号，热释电传感器开始工作。没人的时候，热释电传感器会发送低电平信号给单片机。如果有人靠近台灯时，热释电传感器将检测到的高电平信号发送给单片机，单片机通过灯光控制电路点亮LED灯。当人体坐姿错误过于靠近台灯时会进入红外传感器的检测范围，单片机接收到红外传感器模块检测到的高电平信号，根据优先级顺序关系单片机会只对红外传感器发送的高电平信号处理，而不处理热释电传感器发送的信号。此时报警电路会接收到单片机发送的高电平信号，蜂鸣器发出警报声，提醒使用者靠近台灯距离太近，同时灯光控制电路使得LED灯闪烁，一定时间后LED灯会自动熄灭。当使用者纠正错误坐姿离开红外传感器检测范围时，红外传感器模块将检测到的低电平信号发送给单片机，此时单片机重新接收热释电传感器输出的高电平信号，LED灯重新点亮。如果使用者想要改变LED灯光照强度，可以通过电容式触摸开关实现，电容式触摸开关给单片机发送信号，在通过灯光控制电路就可以实现灯光强度的改变。当人体离开后，热释电传感器将低电平信号发送给单片机使得LED灯自动熄灭，台灯重新进入等待状态。本系统的原理图如图2所示。

2 硬件设计

2.1 主控单元

本系统采用的是STC公司生产的一种较成熟的低功耗、高性能的八位微控制器。它使用的是MCS-51内核，并且在性能上有很多的改进，有传统51单片机的不具备的功能。例如，它拥有8位CPU和在系统可编程Flash，众多嵌入式控制应用系统有效的解决方案是由STC89C52單片机提供的。

2.2 检测单元

传感器是本系统的核心组成部分，是用来检测信号的发生。本系统的信号检测电路由热释电传感器、红外测距传感器以及光敏电阻模块等组成。其工作原理如下：在光线较强时光敏电阻阻值减小，单片机通过信号处理电路接收到低电平信号，此时热释电传感器停止工作；反之单片机接收到光敏电阻模块的高电平信号，热释电传感器开始工作。当人体进入传感器检测范围内时，传感器将检测的信号发送给单片机，单片机处理信号后通过数模转换点亮LED灯。

2.3 报警单元

报警单元是用来提醒使用者不要距离台灯过近，纠正使用者的错误坐姿以免造成近视的发生。当红外测距传感器检测到人体过于靠近台灯时，传感器会将高电平信号发送给单片机，当51单片机接收到红外测距传感器发送的信号时蜂鸣器开始工作，发出报警信号。报警电路图如图3所示。

2.4 显示单元

本系统显示单元采用的数码管显示，选用一位共阴极数码管显示台灯的当前档位。数码管段选信号与单片机P0口一一对应连接。数码管的显示档位分别为“A”、“1”、“2”、“3”四个档位，A档位时台灯光源亮度在强弱之间循环变化，1档位时台灯光源亮度为弱，，2档位时台灯光源亮度为强，3档位时台灯关闭。台灯的档位变化是通过手动方式改变的，本系统采用的是较安全的电容式触摸开关。

2.5 灯光控制单元

本系统的灯光控制单元是由数模转换芯片DAC0832和运算放大器芯片LM324组成的电路组合而成的。数模转换芯片DAC0832广泛地应用于单片机的设计系统中。输入锁存器、DAC寄存器、D/A转换电路及转换控制电路构成了数模转换芯片DAC0832。直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式这三种方式是芯片的工作方式，DAC0832芯片采用的是电流输出方式。在本系统中，由于只需要单个模拟量输出则DAC0832芯片的工作方式采用的是单缓冲方式，还需要DAC0832芯片输出的信号是电压信号，那么可以通过连接线性运算放大器实现，运算放大器的反馈电阻采用外接方式。本设计中采用的是四运算放大器LM324芯片，由于只需放大电压信号，那么只要选用其中一个运算放大器就可以了。DAC0832芯片和LM324芯片的引脚图如图4所示。

3 软件设计图

软件流程图如图5所示：

4 总结

本设计实现了台灯自动开关灯以及预防报警的功能，从前期设计分析、资料的查找，到原理图绘制、仿真、程序编写以及最后实物焊接等整个系统的设计完成我们每个参与者都付出了艰辛的努力。在本设计过程中也有各种各样的问题，我们分析问题出现的原因找到解决问题的方法直到解决问题。在整个设计的过程中我们学到了很多，也意识到自身还有很多的不足，在以后的学习中我们还要继续努力，争取取得进步。

参考文献：

[1] 李朝青. 单片机原理及接口技术[M] . 北京航天航空大学出版社.

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