毕业设计-基于80c51单片机的智能台灯设计-文库吧

【正文】 省 10min 的开灯时间，灯上装的是西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）210W 的节能灯泡（一个 10W 的节能灯泡相当于 40W 的白炽灯泡） 。节省的电能为 10Wｘ600s = 6000J ，一个月（30 天）就能节省 180000J，一年就能节省2190000J 的电能，相当于 千瓦时。不要小看这个 千瓦时的电能。如果全国人都能每年节省 千瓦时的电能，那么每年全国会省下 亿千瓦时的电能，这 亿千瓦时的电能相当节省接近 4 亿人民币，4 亿人民币可以建造多少所希望小学，可以救助多少无家可归的孤儿，可以圆多少贫穷的孩子无法圆的上学梦啊！更重要作用的是环境保护。大家都知道我国有 70%的电能来自火力发电厂，而火力发电厂少发一度电（就是 1 千瓦时）会减少 1 千克的 CO2 排放。那么节省 亿度的电能就等于少向大气排放 39 万吨的 CO2 ，而 CO2 是温室效应的最归祸首。就是因为全球向大气排入过多的 CO2，导致了温室效应的加剧，海平面上升，大片的土地被淹没，气候变暖，降水和土壤湿度进一步减少，气候逐渐干旱，土地沙漠化和草原退化将变的更加严重。 研究意义台灯已是千家万户的必需生活用品，经常由于忘记关灯而造成巨大的能源浪费。当夜晚来临时，人们又摸黑去开灯，非常不方便。在这里设计了以人体红外辐射（波长为 ）传感控制电路。当人体在台灯的范围内且环境光强较弱时，自动感应开灯；当人体太靠近桌面时，台灯自动感应，警告纠正坐姿，若在一定时间内未离开桌面则自动熄灭。当人离开时则自动关灯，达到节约能源的目的。 功能简介及特色功能 智能台灯作为一款新型的台灯，智能化是它的主要特色，在普通台灯的基础上，采用高亮 led 光源，实现了节能，其具体功能如下： a. 实现人来灯亮，人走灯灭：作为智能化和节能化的台灯，人来灯亮，人走灯灭是这种台灯功能上面的特色。当人体靠近台灯的时候，由热释电红外传感器发出信号，使得单片机处理输出驱动灯管发光的 PWM 波形，灯就亮；当人体离开台灯的时候，由于没有持续触发，台灯将在三分钟之后熄灭。这种设计能够有效地节约能源，并且能够有效地控制灯亮的时间。 b. 实现自动调光的功能：通过光敏电阻和一部分传感电路的分析，将环境光强转化成数字信号输入单片机，由程序解决和处理并输出相应的亮度值。 c. 实现坐姿提醒的功能：坐姿的提醒，是通过距离传感装置进行的，当使用者头部距离台灯太近的时候，将产生报警信号，提醒纠正坐姿。 d. 温度传感：在开机的时候显示当前的室温情况并设有专门的按键显示当西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）3前的室温。 f. 电池电压检测的功能：和温度的传感一样，当按下键的时候显示当前的电池电压并及时提醒用户更换电池。 g. 遥控模块：使用万能遥控器进行系统的总体控制。 h. 液晶显示时间，温度，并设有闹钟。 主要控制采用 80C51 单片机实现，外围器件主要是各种传感器。其中“人来灯亮，人走灯灭”功能采用热释电红外传感器实现；人体检测采用热释电红外传感器实现；“坐姿提醒”主要使用红外发射二极管和接收管实现，电池电压采用串行 8 位 AD 转换器实现；“自适应调光”以一块光敏电阻和电压比较器实现。i. 智 能 化 系 统 是 由 现 代 通 信 与 信 息 技 术 、 计 算 机 网 络 技 术 、 行 业 技 术 、智 能 控 制 技 术 汇 集 而 成 的 针 对 某 一 个 方 面 的 应 用 的 智 能 集 合 ,随 着 信 息 技 术的 不 断 发 展 ， 其 技 术 含 量 及 复 杂 程 度 也 越 来 越 高 ， 智 能 化 的 感 念 开 始 逐 渐 渗透 到 各 行 各 业 以 及 我 们 生 活 中 的 方 方 面 面 ， 相 继 出 现 了 智 能 住 宅 小 区 ， 智 能医 院 等 都 以 智 能 化 建 筑 为 基 点 生 发 开 来 ， 因 此 我 们 通 常 提 到 的 智 能 化 系 统 ，都 说 智 能 化 建 筑 系 统 。随 着 现 代 通 信 技 术 ， 计 算 机 网 络 技 术 以 及 现 场 总 线 控 制 技 术 的 飞 速 发 展 ，数 字 化 、 网 络 化 和 信 息 化 正 日 益 融 入 人 们 的 生 活 之 中 。 人 们 在 生 活 水 平 、 居住 条 件 得 到 不 断 提 升 与 改 善 的 基 础 上 ， 对 生 活 的 质 量 提 出 了 更 高 的 要 求 ， 智能 住 宅 小 区 就 是 在 这 一 背 景 下 产 生 的 ， 而 且 其 需 求 日 益 增 长 ， 智 能 化 的 内 容也 不 断 有 新 的 概 念 融 入 。 根 据 一 项 调 查 表 明 ： %的 普 通 市 民 ， %网上 一 族 认 为 在 5 年 之 内 ， 我 国 智 能 化 住 宅 将 成 为 住 宅 市 场 的 主 流 。  住宅 小 区 智 能 化 系 统 ， 从 其 内 容 上 来 看 可 分 为 小 区 物 业 综 合 管 理 系 统 和 家 居 智能 管 理 系 统 两 大 部 分 ， 前 者 包 括 ： 社 区 安 防 、 信 息 服 务 、 计 量 收 费 三 部 分 ，后 者 包 括 家 居 安 防 、 家 居 信 息 服 务 ， 家 居 智 能 化 控 制 等 。2 设计方案42 设计方案 系统组成本系统制作的主要设计源泉来源于生活，因此创新之处也在于处理生活中一些比较常见的问题。以专门感应人体红外信号的热释电红外传感器为基础，以 BISS0001 信号处理电路，利用单片机进行处理，以达到便于控制的目的 [5]。系统结构框图如 图所示。图 系统结构图本系统组成如图 所示，主要由三部分组成：a. 传感器及信号处理部分：检测人体辐射红外信号及光强信号经过处理后变成数字信号。b. 以 80C51 组成的中央处理单元：处理信号并发出控制命令c. 提醒电路及灯光控制电路 ：给出提醒信号并根据 80C51 给出的命令控制灯光整个系统是以 80C51 控制下工作的。其工作过程为：当环境光比较强时，光敏电阻阻值比较小，信号处理电路检测到低电平信号，禁止热释电红外传感器工作，省去了 80C51 处理过程。当环境光比较弱时，光敏电阻阻值变大，信号处理电路接收到高电平，从而启动热释电红外传感器工作。热释电红外传感器 1 探测比较远的距离，当人体进入到传感器 1 的控测范围内且光强较弱时， 热释电红外传感器 1热释电红外传感器 2 光敏电阻 信 号处 理 电 路 80C51提醒电路灯光电路西安工业大学北方信息学院毕业设计（论文）5信号检测电路处理信号，并向单片机发送一个中断，80C51 启动灯光控制电路，使灯慢慢变亮。当环境光比校弱时，且人体过于靠近桌面，热释电红外传感器2 检测到信号，同时了在热释电红外传感器 1 的控测范围内，信号处理电路同时向 80C51 发送信号，80C51 处理信号根据优先级顺序，屏蔽掉热释电红外传感器 1 的信号，启动延时电路，发出警报使人离开，若在设定的时间内未离开桌面，则启动灯光控制电路，使灯慢慢熄灭。当人体离开热释电红外传感器 2的控测范围且在热释电红外传感器 1 的控测范围内时，灯光又慢慢变亮。 80C51 的选择80C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8 位微处理器，俗称单片机。它是 51 系列单片机的一个成员，是一种带2K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 100 次。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的 80C51 是一种高效微控制器。因此，AT89C2051 构成的单片机系统是具有结构最简单、造价最低廉、效率最高的微控制系统，省去了外部的 RAM、ROM 和接口器件，减少了硬件开销，节省了成本，提高了系统的性价比，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。3 系统的硬件设计63 系统的硬件设计 芯片介绍 80C51 介绍80C51 单片机属于 MCS51 系列单片机，由 Intel 公司开发，其结构是 8048的延伸，改进了 8048 的缺点，增加了如乘（MUL ） 、除（DIV） 、减（SUBB ） 、比较（PUSH） 、16 位数据指针、布尔代数运算等指令，以及串行通信能力和 5个中断源。采用 40 引脚双列直插式 DIP（Dual In Line Package） ，内有 128 个RAM 单元及 4K 的 ROM。80C51 有两个 16 位定时计数器，两个外中断，两个定时计数中断，及一个串行中断，并有 4 个 8 位并行输入口。80C51 内部有时钟电路，但需要石英晶体和微调电容外接，本系统中采用 12MHz 的晶振频率。由于 80C51 的系统性能满足系统数据采集及时间精度的要求，而且产品产量丰富来源广，应用也很成熟，故采用来作为控制核心。 MCS51 以其典型的结构、完善的总线、SFR 的集中管理模式、位操作系统和面向控制功能的丰富的指令系统，为单片机的发展奠定了良好的基础。MCS51 系列的典型芯片是 80C51（CHMOS 型的 8051）。为此，众多的厂商都介入了以 80C51 为代表的 8 位单片机的发展，如Philips、Siemens（Infineon）、Dallas 、ATMEL 等公司，我们把这些公司生产的与 80C51 兼容的单片机统称为 80C51 系列。特别是在近年来，80C51 系列又有了许多发展，推出了一些新产品，主要是改善单片机的控制功能，如内部集成了高速 I/O 口、ADC、PWM、WDT 等，以及低电压、微功耗、电磁兼容、串行扩展总线和控制网络总线性能等。西安工业大学北方信息学院毕业设计（论文）7（a）管脚图 (b) 逻辑图 图 80C51 管脚图单片机的 40 个引脚大致可分为 4 类：电源、时钟、控制和 I/O 引脚。电源:a. VCC 芯片电源，接+5V ； b. VSS 接地端； 时钟:XTALXTAL2 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 控制线:控制线共有 4 根， a. ALE/PROG:地址锁存允许/片内 EPROM 编程脉冲 (1) ALE 功能：用来锁存 P0 口送出的低 8 位地址 (2) PROG 功能：片内有 EPROM 的芯片，在 EPROM 编程期间，此引脚输入编程脉冲。 b. PSEN:外 ROM 读选通信号。c. RST/VPD:复位/备用电源。(1) RST（Reset）功能：复位信号输入端。 (2) VPD 功能：在 Vcc 掉电情况下，接备用电源。 d. EA/Vpp:内外 ROM 选择/片内 EPROM 编程电源。 西安工业大学北方信息学院毕业设计（论文）8(1) EA 功能：内外 ROM 选择端。 (2) Vpp 功能：片内有 EPROM 的芯片，在 EPROM 编程期间，施加编程电源 Vpp。 I/O 线 : 80C51 共有 4 个 8 位并行 I/O 端口：P0、P1 、PP3 口，共 32 个引脚。P3 口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。 74LS13874LS138 为 3 线—8 线译码器74LS138 有三个附加的控制端和当时输出为高电平（S＝1） ，译码器处于工作状态。否则，译码器被禁止，所有的输出端被封锁在高电平，如表 所示。这三个控制端也叫做“ 片选 ”输入端，利用片选的作用可以将多篇连接起来以扩展译码器的功能。带控制输入端的译码器又是一个完整的数据分配器。在图 电路中如果把作为“数据 ”输入端（在同一个时间） ，而将作为 “地址”输入端，那么从送来的数据只能通过所指定的一根输出线送出去。这就不难理解为什么把叫做地址输入了。例如当＝101 时，门的输入端除了接至输出端的一个以外全是高电平，因此的数据以反码的形式从输出，而不会被送到其他任何一个输出端上。 图 74LS138 管脚图当一个选通端（E1）为高电平，另两个选通端（(/E2))和/(E3)）为低电平时，可将地址端（A0、AA2）的二进制编码在 Y0 至 Y7 对应的输出端以低电平译出。比如：A2A1A0=110 时，则 Y6 输出端输出低电平信号。利 用 E E2 和 E3 可 级 联 扩 展 成 24 线 译 码 器 ； 若 外 接 一 个 反相器还西安工业大学北方信息学院毕业设计（论文）9可 级 联 扩 展 成 32 线 译 码 器 。若 将 选 通 端 中 的 一 个 作 为 数 据 输 入 端 时 ， 74LS138 还 可 作 数据分配器。可 用 在 8086 的 译 码 电 路 中 ， 扩 展 内 存 。 DAC0832 芯片介绍DAC0832 是 8 分辨率的 D/A 转换集成芯片。与微处理器完全兼容。这个DA 芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。D/A 转换器由 8 位输入锁存器、 8 位 DAC 寄存器、8 位D/A 转换电路及转换控制