STC51单片机智能台灯控制系统的设计

王禹轩 李姿 沈阳工学院

STC51单片机智能台灯控制系统的设计

王禹轩 李姿 沈阳工学院

时钟和台灯是我们日常生活不可缺少的，在如今的快节奏的生活方式下，人们的时间观念更强，时间是一抽象的东西，我们为了表示时间的存在，会用时钟来进行记录；台灯，在书房、卧室里面也是很常见的家具，尤其在书房显得很重要，不仅关乎人眼的健康，也舒缓了人的心情，更增加了书房的文韵，让人在其中能集中精力陶醉在知识的海洋，对人的阅读、写作、学习增添了气氛。现在市面上的台灯大多是普通的照明功能，不具有智能、节能灯功能，针对该方面的欠缺在这次设计中，主要结合了台灯、时间、人体感应、人与灯的适当距离灯和温度灯各个功能，解决了台灯的单一性，同时也增强我们对知识的综合运用。

1 概述

智能灯不是传统灯具，而是智能设备的一种。除了智能灯体，还有一个手持智能控制设备。智能灯控制设备具备计算能力和网络联接能力，通过应用程序，功能可以不断扩展。本款智能台灯的核心功能主要结合了台灯、时间、人体感应、人与灯的适当距离等各个功能，解决了台灯功能单一性的问题。

本设计实现的台灯控制，不但可以通过电源通断控制灯的开关，还可以通过传感器来感知外界的光暗强度，通过使用者的距离来控制灯的通断，并且配有超声波来感应人的姿势，当使用者姿势不端正时会发出警报，提示使用者的坐姿等问题。并且本设计实现的台灯安装有显示屏，显示屏可显示当前室内温度、时间等信息，并且有计时功能。

2 智能台灯可实现功能

本系统设计的智能台灯控制系统可实现下列功能：

（1）显示功能：时、分、秒和温度；

（2）设置功能：设置时、分、秒；

（3）调整功能：能够用5个按键调整时、分、秒和定时报警；

（4）报警功能：人与灯距离过近时可发出报警信号，提示使用者的坐姿；

（5）感知人体功能：光亮度低且人在时可自动开灯，台灯常亮且人不在可自动关灯。

根据上述功能，实现智能台灯控制系统的设计框图如图1所示。

图1 系统设计框图

实现智能台灯控制系统的硬件和软件的设计，包括单片机的相关内容设计、时钟模块的设计、液晶显示模块的设计、按键模块的设计和控制程序的编写等。

3 智能台灯工作原理

本系统实现的智能台灯控制系统采用89C51作为主控制系统，定时器提供时钟，LCD1602液晶带汉字库显示屏作为显示部分，DS18b20作为温度采集部分。

89C51 单片机作为硬件核心，采用Flash ROM，内部具有4KB ROM存储空间,能于3V的超低压工作,而且与MCS-51系列单片机完全兼容。系统中的LCD液晶显示屏的显示功能强大,可显示大量字符且视觉效果较好，外形美观，并可实现显示2行十六个字符。

本系统直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现年、月、日、星期、时、分、秒计数。采用此种方案虽然减少芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间具有一定的误差。

4 智能台灯制作

笔者首先研究电路原理图，把所有元器件分类好，放入一个容器内，防止一些细小原件丢失。根据原件清单，检查原件数量并检查原件质量。然后根据设计的电路组装焊接电路，在焊接过程中要注意元器件的正负极不要焊接反，防止元器件损坏。焊接时也要注意芯片类原件焊接时间过长防止损坏，以及芯片类元件焊接时的方向需要特别注意。

笔者最后焊接一个USB接口，作为台灯的供电电源，并把所有元器件的Vcc和GND合并到一起，并和USB接口相连，方便电源的接入。本系统设计的电路原理图如图2所示。

图2 电路原理图

5 组装调试

组装焊接结束后需要检查电路是否有虚焊漏焊之处，再用万用表检查是否有短路之处。连接电源检查超声波模块、温度模块和光敏模块灵敏度是否符合要求。设计的实物图如图3所示。

图3 实物图

6 结束语

智能台灯制作简单、原理易懂、成本低廉，初学者可在短时间内研究成功，有很好的锻炼机会。此项目制作了USB供电电路、光敏感应电路、超声波电路、C51单片机最小系统，并且通过编程对光敏感应模块、温度传感器模块、超声波模块等实现了控制。此产品适合学生日常使用，供电电压低，可用充电宝供电。

[1]李群芳 . 单片机微型计算机与接口技术 [M]. 北京 : 电子工业出版社 ,2001

[2]张波 . 基于 STC89C51 单片机超声波测距系统的设计[J]. 机床与液压 ,2010,18

[3]彭小军，新余高专学报，2006年4月，第9卷第2期《用单片机实现电子时钟》

王禹轩（1994-），男，汉族，河北唐山人，沈阳工学院信息与控制学院学生，电气工程及其自动化专业，研究方向：智能电器；李姿（通讯作者）（1982-），女，辽宁沈阳人，讲师，硕士研究生，现主要从事电气工程及其自动化方面的相关教学工作。