孙帅帅 刘傲迪 杨敏 程振 魏欣
宿州学院 机械与电子工程学院，安徽宿州 234000
【摘要】
万物智能化是未来工业发展的主流，其高性能，高性价比的优点深受市场的看重。智能台灯是一款符合消费者审美和性价比的家用电器，它具有多功能和人性化的设计。和以前的智能台灯相比，它拥有可控的光源模式，自动开关模式，自动调节模式，时间显示模式和闹钟模式。使其与之前的台灯相比更具有实用性，达到一物多用的功能效果。
【关键词】LCD1602液晶显示模块；STC89C51单片机；HLK-LD010-5G雷达感
应模块；Risym光敏电阻传感器模块;HC-SR501 RD-624人体红外感应模块
1、设计背景及意义
社会在不断进步，科技也在不断发展，不仅人们的生活水平越来越高，而且人们的生活方式也越来越智能化。台灯是每个家庭都拥有的家用电器，随着人们越来越重视生活质量，对于台灯这种家庭必需品，人们不但要求外观精致，而且还要智能和人性化。现在的台灯大多都是固定的光源强度，由于光线的光暗程度不同会对眼睛造成伤害，如果能让台灯自己根据环境的光暗调节光源的照明亮度，就可以解决这个问题了。夜里当有人走动时，台灯能自动打开。而且，有时候当人们忘记关灯时，台灯又能自己自动关闭，这样就不会造成能源浪费。本设计是一款满足大多数人需求，且系统运行可靠稳定，硬件结构简单、制作成本较低和操作安全方便等优点，适合进一步研究开发，其在家居及办公场所具有广阔的应用前景
2、智能台灯简介
2.1 智能台灯工作原理
这款智能台灯的功能分四个方面，分别是睡眠功能，自动开灯功能，闹钟功能，自动调节亮度功能。
这款多功能智能台灯是基于51单片机为核心设计的，主要包括两大部分，分别是硬件部分和软件部分。为了实现智能台灯的多功能作用，硬件部分我们要准备几个模块。首先最重要的是作为核心STC5189C51芯片，然后是按键模块，电源模块，光热传感器模块，微波雷达模块，蜂鸣器和LED灯。光热传感器模块包括光敏传感器和红外热释电传感器。按键负责开启关闭电源和调节闹钟；光敏传感器用于检测环境明暗程度，并能对环境变化迅速反应，调节光亮程度；而红外热释电传感器用于检测台灯周围是否有人员存在。当按键按下开启电源，智能台灯的功能开启，当热释电传感器和微波雷达感应有人来时，台灯自动亮起，否则不亮；当台灯亮起，光敏传感器，根据周围环境自动调节亮度；当人离开时，热释电传感器和微波雷达在一段时间内感应周围没有人，台灯会自动关闭。蜂鸣器则用于疲劳使用时的报警提醒，当单片机内的计时器计时一段时间后，蜂鸣器鸣叫，提醒使用者休息，避免用眼疲劳。
软件部分，采用C语言编写相关程序。当按键1按下开启电源，智能台灯的功能开启，当智能台灯感应有人来时，台灯自动亮起，否则不亮；当台灯亮起，智能台灯根据周围环境自动调节亮度；当人离开时，智能台灯一段时间内感应不到人，会选择自动熄灭；只在台灯亮时，单片机内的计时器才负责计时，到一定时间后，蜂鸣器进行报警三秒后停止。同时，计时器归零，当按下按键2时，闹钟模式才能再一次被开启。如果台灯熄灭，计时器归零且闹钟模式停止。
3、系统硬件设计
3.1 STC89C51单片机
主控电路采用STC89C51单片机作为主控模块，采用USB接口线5V电源供电。该单片机具备27个I\O端口，每个I/0口驱动能力口等均能满足设计电源的需求。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU?和在系统可编程Flash，使得STC89C51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
3.2 电源模块
整个PH值检测系统采用7.2V锂电池供电，锂电池的7.2V电压经芯片TPS7350，把7.2V直流电压转换成5V，给STC89C52芯片供电，整个转压电路加入10uf钽电容和104电容进行滤波处理，过滤那些杂波，使得供电的电压更加的稳定。得到的5V电压经过TPS7333芯片，将5V转化为3.3V电压，给LCD1602显示屏供电，同样也加了电容，过滤杂波，使得外设模块的正常工作。
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3.3 显示模块
PH值检测系统采用LCD1602液晶显示模块进行显示PH测试值 ，我们用的LCD1602有8个数据口，采用5V或者3V供电，通过IIC通信的方式进行数据的打印和显示。整个LCD1602模块由8个数据口 、数据/命令、读/写指令、使能指令构成，显示模块增加了HD44780主控驱动电路、HD4410扩展驱动电路、电容、电阻组成。能够更好的将信息显示出来。
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4 系统框图和程序框图
4．1 系统框图
通过STC89C51单片机采集传感器所发出的信息，使各传感器能够独立工作，并处理信息，在接受信息后，对所受到的信息进行处理并继而操控系统完成下一步骤。
下图是整个系统的流程图：
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4.2 程序
本设计将程序分为两个部分，光热传感器处理部分、LCD1602显示部分，光热传感器处理后通过信号处理传送到单片机里。
整个程序是在KEIL4的环境下编写，调用<reg 52.h>的头文件，将程序的整体模块化，可以更好的对程序进行改动和优化。
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5、器件安装与调试
5.1 元器件的安装
1.检测元件
根据我们项目的要求，提前购买我们所需要的电子元器件，所需的各类模块、电阻、电容，均需要一一检测其好坏，用万用表检测所购买的电阻是否合乎我们的要求。
2.电路焊接检测
将自己画好的PCB电路文件送到PCB制作厂家进行制作，最后还需将电路板的线路反复检查，防止VCC和GND的导通或者某些引脚存在虚焊、漏焊的情况。
【参考文献】
[1]谭浩强. C程序设计[M].北京：清华大学出版社，1999 .
[2] 郭天祥. 新概念51单片机C语言教程[M].北京：电子工业出版社，2009 .
宿州学院省级大学生创新创业训练计划项目资助 项目编号S202010379148.