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智能台灯设计.pdf

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.24M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    第七届创兴杯电子设计 竞赛论文 智能 LED 台灯
    智能 LED 台灯 完成人：黄 xx（组长，电子 1004）；翟 xx（电子 1004）；洪 xx（电子 1004） 指导教师：xx 摘要：本文介绍了设计的框架结构和组成模块以及各模块的原理，介绍了各部分硬件设计和 各部分软件设计以及软件流程图。该设计是以 STC89C52 单片机为控制核心的集多种功能于 一体的智能 LED 台灯。该台灯实现了自动检测屋内是否有人并自动开启/关闭功能；台灯光 亮度具有调节功能；具有时间显示功能；具有温度显示功能；闹铃功能。硬件设计分为单片 机控制模块、按键模块、台灯模块、温度模块、时钟模块、闹铃模块、显示模块，红外传感 模块等八个部分。单片机控制就用 STC89C52，显示模块用 LCD1602C 液晶显示温度、时间、 日期等内容，按键模块用来调整时间、日期、LED 的亮度等，时钟用 DS12C887 时钟芯片， 台灯模块用 16 颗 LED，用蜂鸣器发出闹铃声，温度传感器用 DS18B20 芯片，检测人的用 BIS0001 红外热释传感器。软件设计用单片机 C 语言编写，实现了全部控制功能。 关键词：单片机，智能，显示，温度，时间。 1 LED 台灯功能描述及总体该方案 1.1 功能描述 根据主要功能要求，该设计利用 51 单片机实现了电子时钟、温度的显示以 及设置闹铃等功能。具体可分为一下几种： 1) 显示当前的时间，24 时制的时、分、秒； 2) 可调节时间； 3) 显示当前屋内温度； 4) 能检测屋内是否有人并自动开启/关闭； 5) 可调节 LED 光亮度； 6) 可设置闹铃时间并报警。 1.2 系统组成及工作过程 六大模块以 STC89C52 单片机为控制核心，实现了该智能台灯的各项要求，外接一个 5V 的直流电源，为整个系统供电。图 1 为设计的系统组成框图。
    显 示 模 块 温 度 模 块 闹 铃 模 块 单 片 机 控 制 模 块 台 灯 模 块 按 键 模 块 红 外 传 感 模 块 时 钟 模 块 图 1 系统组成框图 根据设计要求，该智能 LED 台灯可分为八大模块： 1) 单片机控制模块； 2) 按键模块； 3) 台灯模块； 4) 温度模块； 5) 时钟模块； 6) 闹铃模块； 7) 显示模块； 8）红外传感模块。 加上 5V 直流电源后，后七大模块在单片机控制之下分别工作。 2 硬件设计 2.1 单片机控制模块设计 硬件电路如图 2，
    图 2 单片机控制模块电路 这里我们选用 12M 的晶振，晶振系统由两个 30pF 的电容 CAP 和晶振组成， 接到单片机的 18、19 两管脚。晶振给单片机提供硬件本身的时钟振荡。一个 10μF 的电解电容和一个 1k 的电阻组成复位电路，接至单片机的第 9 管脚。P0 口加上 排阻，即其就是 P0 口的上拉电阻，这就是给 P0 加驱动电路，电源通过排阻向 P0 口供电，使其能够驱动与 P0 口相连的元件。 2.2 按键模块电路设计 按键模块电路如图 3， 图 3 按键模块电路 按键 K5、K6 用来调节台灯的亮度，K7 控制模式，即控制台灯是工作在感应 模式下还是工作在手动模式下，亦或是关闭状态。其余的用作调节时钟以及闹铃。 按键均采用低电平有效连接方式。通过按下按键 K5 可以让台灯变暗，按下按键 K6 可以让台灯变亮。其余几个 S1 到 S4 按键可以对时钟进行设置调节，并调节 设置闹铃，当时间与设置的时间一致是闹铃报警，即蜂鸣器响。 2.3 台灯模块电路设计
    台灯模块电路如图 4， 图 4 台灯模块电路 本设计采用 16 颗 LED 作为发光系统，每两颗并联在一起后和一个 1K 的电 阻串联，用 P00 到 P03 口控制。电阻起限流作用，考虑到 I/O 口资源，我们用每 两个并联的方式以节省 I/O 口资源。通过按键 K5、K6 调节 PWM 输出以达到调 节光亮度的效果。4 个 I/O 均采用低电平有效方式，即给相应的 I/O 低电平 LED 工作。 2.4 温度模块电路设计 温度模块电路如图 5， 图 5 温度模块电路 由于 DS18B20 温度传感器的集成度很高，封装简单，所以我们选用该芯片 作温度模块电路。1 脚接电源 VCC，2 脚数据线接单片机 P24 口，3 脚接地。芯
    片采集到的数据通过 2 脚传给单片机的 P24 口让单片机进行处理，之后送给显示 模块进行显示。 2.5 时钟模块电路设计 时钟模块电路如图 6， 图 6 时钟模块电路 因为 DS12C887 时钟芯片的集成度都很高，而且它自带锂电池，即使断电了 时钟仍然在工作，所以我们选择了 DS12C887 时钟芯片作为时钟。各脚的连接见 图 6.由于其集成度很高，我们只需按照其数据手册焊接电路即可。 2.6 闹铃模块电路设计 闹铃模块电路如图 7， 图 7 闹铃模块电路 闹铃模块主要就是一个蜂鸣器，其作用是当到达设定的时间到时发出蜂鸣声 报警。用一个 PNP 型三极管和蜂鸣器连接主要是给蜂鸣器一个驱动，让蜂鸣器 为高电平有效，即 P07 口高电平时蜂鸣器发声报警。 2.7 显示模块电路设计
    显示模块电路如图 8， 图 8 显示模块电路 液晶显示部分，我们选用 LCD1602C，其接法和普通的 1602 接法一样。1 脚接地，2 脚接电源，3 脚接一个电位器以调节液晶显示器的亮度，16 脚接地， 15 脚接背光电源，其余接法见图 8。在调试的时候，有时液晶不亮，多半是因为 遗漏背光电源，也有可能是虚焊导致。 2.8 红外传感模块电路设计 红外传感模块电路如图 9， 图 9 红外传感电路
    检测屋内是否有人我们选用 BIS0001 红外热释传感器，因为该传感器灵敏度 好，好控制，而且价钱不贵。3 脚接电源 VCC，1 脚接地，2 脚通过一个 NPN 型 的三极管接至单片机的 P37 口。由于该传感器的带负载能力较弱，加一个三极管 作为其驱动电路，当 P37 口给低电平时有效。检测距离可通过软件调节。 3 软件设计 3.1 主程序的设计 开始 系统初始化 检测屋内有人？ 按键按下？ LED 工作 闹钟 显示时间、日期、温 度 修正时间，设置闹钟 图 10 主程序流程图 主程序如图 10，一给单片机上电，单片机就初始化。然后通过接收并处理 BIS0001 传感器出阿叔过来的数据，检测屋内是否有人，若有人则工作。然后检
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