智能地脚小夜灯设计

杨　琴　李　秀/成都理工大学工程技术学院

智能地脚小夜灯设计

杨琴李秀/成都理工大学工程技术学院

本文是基于单片机的小夜灯设计，通过光电感应模块检测到人下床，采用单片机输出高电平驱动小夜灯点亮，延时10m in关闭，期间人上床，则立即关闭小夜灯。为避免白天小夜灯待机，设计了自动失电模块，计时完成后，自动切断单片机电源供电。针对双电源供电，设计了电源模块输出12V和5V电压。

单片机；小夜灯；自动失电

引言

当今压力大的快节奏生活，使得很多人的睡眠质量得不到保证，部分原因是因为起夜后引起的失眠。比如半夜起来上厕所，照看孩子，喝水等，这时人处于半睡眠状态，不方便打开灯。而如果猛然打开灯，由于光线亮度差太大很容易导致眼睛不适，并使人清醒。本文根据孙明明在家居光环境一体化的研究中提到结合人体生理与心理的分析，选用地脚灯作为夜灯[1]。本文设计的地脚小夜灯能在人起床将腿吊在床边时点亮，到腿上床后或延时10min后关闭。

1.系统总体结构

本文主要采用单片机AT89C51作为控制核心，由时钟电路、电源自动失电电路、复位电路、光电感应模块、驱动电路,按键输入模块，电源模块构成。总结构框图如下：

图1　硬件系统结构框图

智能床沿小夜灯是在按下电源开关后给单片机上电[2]，并通过按键输入选定不同的单片机待电时间，如6小时，7小时，8小时等；然后通过光电感应模块检测是否有人下床，当有人下床时，单片机输出高电平通过驱动电路使小夜灯发光，并延时一段时间后关闭，若在延时时间内检测到人上床，则立即关灯。直到单片机待电时间到后,自动停止单片机的供电。

2.自动失电模块

针对人们的生活习惯，往往人们会记得打开开关，反而容易忘记关闭。所以在对智能小夜灯的设计中，对电源模块的设计采用了定时自动失电。其电路图设计如下：

图2　电源自动失电模块设计

如图所示，通过按钮S给单片机上电后，通过软件程序给单片机的P0.0口置1，使晶体管处于导通的状态，所以当按键松开时，5V电源通过晶体管加载到单片机VCC引脚。当单片机待电时间结束时，通过软件程序往P0.0口输入低电平，从而切断单片机的供电。

3.光电感应模块

人起床后，脚会吊在床沿下，根据这一习惯，本文采用扩散反射型光电传感器，来完成对人体的检测。该检测头由于一个发光器（发光二极管）和一个收光器（光敏三极管）组成，当检测头前没有遮挡时候，没有信号输入；一旦有检测物通过或遮挡时，就会将发光器发射的光线反射回来，使收光器接收到，经过电压比较器LM393后，向单片机引脚P1.3输入低电平信号。其中通过调节滑动变阻器RV1，来调节光电传感器的灵敏度。光电感应模块电路图如下：

4.驱动小夜灯模块

为保证小夜灯具有一定的亮度，小夜灯采用12V的直流电压，而单片机引脚的高电平输出电压近似电源电压5V，所以不足以提供。当单片机引脚P0.7输出高电平时，小夜灯电路因接通而点亮。当单片机引脚P0.7输出低电平时，小夜灯电路因断开而熄灭。为完成单片机对小夜灯的控制，设计了如下的驱动电路：

5.电源模块

文中单片机的供电电压为5V，而驱动小夜灯的供电电压为12V，因此设计了以220V的电网电压为输入，5V和12V幅值稳定的直流电源为输出的电源模块。首先通过变压器对220V的电网电压进行降压，再通过桥式整流电路将降压后的正弦电压转换成脉动单向电压，再经过电容滤波得到比较平滑的电压，最后经过LM7912CT进行稳压输出。

图5　电源模块设计

6.软件程序设计

首先执行初始化程序，完成对单片机系统的初始化[3]。然后将电源控制引脚P0.0置为高电平，接着依次判断单片机引脚P1.0，P1.1，P1.2是否为低电平，若为低电平，启动软件计时；接着判断P1.3引脚是否有低电平产生，若产生低电平则触发外部中断，置位P0.7引脚，从而点亮小夜灯。然后采用软件延时10分钟，若在延时时间内有人上床，则立即关闭小夜灯；若没检测到人上床，延时时间到时关闭小夜灯。最后计时时间到时，复位电源控制引脚P0.0和小夜灯控制引脚P0.7。程序流程图如下：

图6　程序流程图

7.结论

本设计是单片机在照明方面的应用，其中结合到人体生理特点，将小夜灯设置在地脚位置，实现智能化操作。为保证光电感应模块的灵敏性，将收光器安装在床沿侧，发光器安装在对侧。在后续设计中，可就单一功能控制按钮进行改进，并设计多功能的小夜灯，进一步方便人们生活中使用。

[1]孙明明.普通家居及其光环境一体化的研究与设计[D].大连：大连工业大学,2013.

[2]陈余、王璇.家居智能小夜灯的设计[J].科技信息,2010，29（2）：734-738.

[3]郭天祥编著51单片机C语言教程[M].电子工业出版社,2011.