苗紫民 程澤華

摘? 要： 在21世紀(jì)的今天，人們的生活水平不斷提高的同時(shí)，科技也在不斷進(jìn)步，臺(tái)燈也逐步走向智能化。臺(tái)燈作為一個(gè)小的照明工具，不但給我們的生活提供了很大的便利，而且豐富了我們的世界。近年來(lái)，單片機(jī)作為智能臺(tái)燈的重要組成部分也在不斷的發(fā)展，也在不斷地完善，基本實(shí)現(xiàn)了體積小，功耗小，實(shí)用性大的作用。所以，在生活中，單片機(jī)也成為了一種重要的特殊器件，本文主要以單片機(jī)為基礎(chǔ)進(jìn)行智能臺(tái)燈的設(shè)計(jì)。然而它的功能也不斷的豐富，不僅僅局限于照明，通過(guò)電路組裝和程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了臺(tái)燈的自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)光亮度和開(kāi)關(guān)的功能，不但起到節(jié)約能源的作用，而且更加方便了人們的生活。

關(guān)鍵詞： 智能環(huán)保臺(tái)燈;單片機(jī);便利生活

【Abstract】： In the 21st century， people's living standards continue to improve. At the same time， science and technology is also making progress， desk lamp also gradually toward intelligent. As a small lamp lighting tools， not only to our life provides a great convenience， but also enrich our world. Recently， MCU as an important part of the intelligent desk lamp is also in constant development， also in constant improvement， the basic realization of the small size， small power consumption， practical role. Therefore， in life， MCU has become an important special device， this paper is based on the MCU for the design of intelligent desk lamp. However， its function is also constantly enriched not only limited to lighting， through circuit assembly and program design， to achieve the automatic adjustment of the lamp luminous brightness and switch function， not only plays a role in saving energy， but also more convenient for people's life.

【Key words】： Intelligent and environmental protection desk lamp; Single chip microcomputer; Convenient life

0? 引言

在如今這個(gè)“代碼橫行、電子商品泛濫”的時(shí)代里，每個(gè)人的生活都幾乎與電子器件分不開(kāi)。電子產(chǎn)品給人們帶來(lái)了更方便、快捷、舒適的生活，人們的生活水平也從各方面得到了改善，所以，越來(lái)越多的人開(kāi)始追隨更高質(zhì)量高品質(zhì)的生活。隨之而來(lái)的，人們正在面臨這樣一個(gè)嚴(yán)峻的問(wèn)題——能源危機(jī)。能源成為社會(huì)的熱點(diǎn)話題，如何將能源資源進(jìn)

行合理化配置成為技術(shù)的關(guān)鍵所在[1]。為改善這個(gè)現(xiàn)狀，我們應(yīng)該從生活的每個(gè)細(xì)節(jié)方面節(jié)約能源。目前市面上的臺(tái)燈多以普通白熾燈、節(jié)能燈作為光源，采用的是手動(dòng)調(diào)節(jié)亮度，存在耗電量大，損害視力等問(wèn)題[2]。于是，智能臺(tái)燈的發(fā)展也越來(lái)越受歡迎。

1? 系統(tǒng)主要功能及電路總體構(gòu)成

1.1? 系統(tǒng)的主要功能

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和在社會(huì)上的廣泛應(yīng)用，人工智能技術(shù)隨之出現(xiàn)，并且對(duì)我國(guó)各行各業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了至關(guān)重要的影響[3]。在智能方面，本文智能臺(tái)燈能夠做到自動(dòng)亮滅、自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度的功能。當(dāng)環(huán)境光線暗到一定程度，且周圍有人存在的時(shí)候，臺(tái)燈便會(huì)自動(dòng)亮起，并且根據(jù)環(huán)境自動(dòng)調(diào)節(jié)LED管發(fā)光強(qiáng)度，從而保護(hù)使用者的視力。當(dāng)使用者離開(kāi)，或者環(huán)境光足夠強(qiáng)的時(shí)候，臺(tái)燈會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，減少電能的消耗，延長(zhǎng)臺(tái)燈的使用壽命。

根據(jù)功能需要，并且達(dá)到預(yù)期設(shè)想，我們對(duì)市場(chǎng)上現(xiàn)有的單片機(jī)、光敏電阻等一些電子元件進(jìn)行篩選。通過(guò)距離檢測(cè)、光線檢測(cè)，選用性能好，價(jià)格便宜器件集成電路。

1.2? 系統(tǒng)的總體構(gòu)成

此臺(tái)燈的硬件主要有“明星器件單片機(jī)”和低功耗、高亮度的LED燈;電路設(shè)計(jì)主要由信號(hào)處理電路、 控制電路等部分組成，每一部分互相協(xié)作，構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，從而實(shí)現(xiàn)臺(tái)燈預(yù)想結(jié)果。電路總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2? 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及程序流程圖

此臺(tái)燈主要由目前市面上系統(tǒng)更靈活的STC89C52單片機(jī)、應(yīng)用廣泛的人體紅外傳感器、光敏傳感器和新型照明器件LED燈等電子器件? 組成。

2.1? STC89C52單片機(jī)

與其它型號(hào)的單片機(jī)對(duì)比，STC89C52單片機(jī)有很多閃光點(diǎn)。在速度方面上，由于STC89C52單片機(jī)是一種擁有靈活CPU的微控制器，并且，其性能也相對(duì)較好，所以此單片機(jī)運(yùn)行速度較快;在內(nèi)存方面，傳統(tǒng)單片機(jī)由于資料比較少、不容易上手、占用空間比較大，所以在市面上越來(lái)越少見(jiàn)。人們常常利用STC89C52RC單片機(jī)內(nèi)置的EEPROM存儲(chǔ)用戶編程設(shè)置，設(shè)計(jì)的一種用戶可編程序的聲光信號(hào)控制器[4]。綜合來(lái)說(shuō)，在追求超高性價(jià)比方面，STC89C52單片機(jī)將是理想選擇之一。采用單片機(jī)控制電路設(shè)計(jì)思路，方案具有反應(yīng)速度快，檢測(cè)誤差小等優(yōu)點(diǎn)[5]。

2.2? 人體紅外傳感器

紅外線是一種人眼看不見(jiàn)的光線。根據(jù)它物理性質(zhì)，人們便制造出來(lái)了紅外傳感器。近年來(lái)，我國(guó)人才輩出，在科技領(lǐng)域邁出了歷史性的一步。傳感器數(shù)據(jù)采集作為系統(tǒng)感知信息和獲取數(shù)據(jù)的重要手段[6]，在傳感器應(yīng)用上，紅外傳感器發(fā)展迅猛，應(yīng)用范圍也比較廣。在日常的生活中，人們利用紅外傳感器做電子玩具、開(kāi)發(fā)新型防盜門、在房間安裝感應(yīng)開(kāi)關(guān)等。在教育方面，通過(guò)介紹傳感器與測(cè)試技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合學(xué)校實(shí)際，根據(jù)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)，從教學(xué)目的、課程和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等方面進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)[7]。并且，在工作、科研領(lǐng)域，紅外傳感器也扮演著非常重要的角色。此臺(tái)燈的紅外傳感器起著很大的作用。該模塊只引出3個(gè)引腳，其中第1腳和第3腳分別連接VCC和GND給模塊，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，平時(shí)是輸出低電平。人體紅外檢測(cè)電路圖如圖2所示。

2.3? 光敏傳感器

光敏傳感器是對(duì)外界光信號(hào)或光輻射有響應(yīng)或轉(zhuǎn)換功能的敏感裝置。光敏傳感器在很多電子設(shè)備中起著十分重要的作用，本臺(tái)燈利用光敏傳感器來(lái)控制電路，通過(guò)檢測(cè)周圍環(huán)境光線的強(qiáng)弱來(lái)達(dá)到臺(tái)燈的用途。光敏傳感器是最常見(jiàn)的傳感器之一。目前來(lái)說(shuō)，應(yīng)用最廣泛的通用型光敏二極管是應(yīng)用最廣泛的光敏二極管[8]。由于它分類廣、用處大，并且對(duì)電壓要求不大，于是深受電子工作者甚至是普通人的喜愛(ài)。因此，無(wú)論在日常生活中還是在工作單位上，光敏傳感器應(yīng)用前景將會(huì)非常廣泛。光照強(qiáng)度采集電路如圖3所示。

2.4? 照明及按鍵輸入模塊

目前，LED燈越來(lái)越方便了我們的生活。到2018年，普通發(fā)光二極管（LED）的普及率將達(dá)到80%[9]。LED燈具在近期也得到飛躍式發(fā)展，其作為綠色環(huán)保的清潔光源也得到了廣泛的認(rèn)可[10]。所以，本臺(tái)燈使用LED照明，又由于本設(shè)計(jì)采用的按鍵數(shù)量較少，只有三個(gè)按鍵，分別是“模式切換按鍵”、“亮度減少按鍵”和“亮度增加按鍵”，故采用了獨(dú)立鍵盤的方式。按鍵電路如圖4所示。

2.5? 程序流程圖

該智能臺(tái)燈的特點(diǎn)是紅外和光敏控制器可以根據(jù)臺(tái)燈旁邊是否有人以及光線的強(qiáng)弱來(lái)自行控制臺(tái)燈的關(guān)和開(kāi)，因而使用比較方便，且能起到節(jié)能的效果[11]。在開(kāi)啟臺(tái)燈后，臺(tái)燈的紅外傳感器檢測(cè)周圍是否有人，如果無(wú)人，燈不亮;如果有人，光敏電阻通過(guò)判斷周圍光線是否充足，若充足則燈不亮;若不充足則燈亮。程序流程圖如圖5所示。

3? 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

此臺(tái)燈核心是由單片機(jī)來(lái)控制系統(tǒng)工作，程序由C語(yǔ)言編寫(xiě)，可達(dá)到此臺(tái)燈的預(yù)期結(jié)果?？偟膩?lái)說(shuō)，此臺(tái)燈有兩種功能。一是實(shí)現(xiàn)紅外控制，當(dāng)人靠近

臺(tái)燈一定范圍，并且光線暗淡的情況下，臺(tái)燈會(huì)自動(dòng)發(fā)光，當(dāng)人走后十幾秒，啟動(dòng)延時(shí)電路，燈會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)“人走燈滅”的功能。由于能耗的過(guò)度使用，不但會(huì)帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，而且還會(huì)影響國(guó)家能源安全、環(huán)境保護(hù)等[12]，所以此功能也基本上符合我們?cè)O(shè)計(jì)臺(tái)燈的初衷，節(jié)能環(huán)保、綠色發(fā)展;二是通過(guò)傳感器控制臺(tái)燈亮度的功能，即臺(tái)燈通過(guò)光敏電阻采集外界光線的強(qiáng)弱，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)等數(shù)據(jù)信息，再使用單片機(jī)對(duì)得到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理，這個(gè)過(guò)程就像“人腦”一樣控制電路，然后，LED燈便做出反應(yīng)，燈光的亮度隨著周圍環(huán)境做出調(diào)整，給使用者創(chuàng)造一個(gè)愜意舒心的生活環(huán)境。當(dāng)光線越強(qiáng)時(shí)，臺(tái)燈越暗，光線越弱時(shí)，臺(tái)燈越亮，從而緩解人長(zhǎng)時(shí)間工作或?qū)W習(xí)帶來(lái)的眼睛疲勞，起到保護(hù)視力的作用。設(shè)計(jì)原理圖如圖6所示。

4? 結(jié)束語(yǔ)

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)深刻的理解，在興趣的驅(qū)使下，我們決定設(shè)計(jì)一款智能臺(tái)燈，這款臺(tái)燈加入了我們一些新穎的想法。通過(guò)使用人體紅外傳感器，利用STC89C52單片機(jī)作為“大腦”對(duì)整個(gè)臺(tái)燈進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)處理。當(dāng)房間環(huán)境光線不足并且有人在附近時(shí)，在“大腦”的控制和傳感器的作用下，臺(tái)燈就會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟，在夜晚人們便不用費(fèi)事開(kāi)燈，從而也保障了人們的安全;通過(guò)光敏電阻自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光強(qiáng)弱，緩解使用者的眼疲勞、防止近視;當(dāng)附近沒(méi)有人時(shí)，光敏傳感器和紅外傳感器聯(lián)合工作并由STC89C52單片機(jī)處理，使臺(tái)燈自動(dòng)關(guān)閉，以實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能、保護(hù)環(huán)境的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]耿達(dá). 基于物聯(lián)網(wǎng)樓房照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[J]. 軟件， 2018， 39（12）： 222-225.

[2]魏熾旭， 林泉康. 基于51單片機(jī)的智能臺(tái)燈設(shè)計(jì)[J]. 電子制作， 2017（1）： 40-41.

[3]劉強(qiáng). 人工智能在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的實(shí)踐與探索[J]. 軟件， 2018， 39（11）： 242-245.

[4]陳圣東. 基于STC89C52RC單片機(jī)的可編程聲光信號(hào)控制器設(shè)計(jì)[J]. 安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)， 2013， 12（1）： 4-6.

[5]李瑞福. 基于單片機(jī)AT89C51的一氧化碳濃度檢測(cè)儀設(shè)計(jì)[J]. 軟件， 2015， 36（9）： 106-108.

[6]田黎明， 張冬梅. 一種基于信息熵的傳感器數(shù)據(jù)異常檢測(cè)方法[J]. 軟件， 2018， 39（9）： 69-73.

[7]熊飛麗， 張文娜， 葉湘濱， 羅武勝. 《傳感器與測(cè)試技術(shù)》課程教學(xué)改革研究[J]. 遵義師范學(xué)院學(xué)報(bào)， 2009， 11（3）： 82-86.

[8]史建. 光敏傳感器電路常用元件器介紹[J]. 家電檢修技術(shù)， 2007（11）： 60-61.

[9]遲楠， 盧星宇， 王燦， 周盈君. 基于LED的高速可見(jiàn)光通信[J]. 中國(guó)激光， 2017， 44（3）： 7-18.

[10]顏重光. LED燈具低壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)[J]. 電子設(shè)計(jì)應(yīng)用， 2008（12）： 100-103.

[11]位永輝， 楊威. 基于BISS0001的智能臺(tái)燈設(shè)計(jì)[J]. 電子元器件應(yīng)用， 2010， 12（7）： 32-34.

[12]寧群儀， 陳宇收. 建筑智能化能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)方案[J]. 軟件， 2018， 39（11）： 126-128.