论文总字数：18496字

摘 要

随着科技的发展，智能家居使人们的生活变得快捷，高效，其节能以及人性化的设计受到人们的青睐。本课题将人们常用的台灯作为研究对象，设计基于单片机的多功能智能LED台灯。该台灯以STC单片机为控制核心，外围加入人体红外热释电传感器，超声波传感器，温度传感器及光敏传感器等，同时加入了DS12C887时钟模块、LCD1602显示模块和蜂鸣器模块，系统供电则采用USB和锂电池两种方式，停电则由锂电池继续供电。经实物调试验证，该台灯实现了人来灯亮人走灯灭、环境调光、坐姿提醒、电子万年历，闹钟提醒等智能控制功能，满足人们对智能家居节能、方便的需求。

关键词：单片机；多功能；智能；LED台灯

Microcontroller-based multifunctional intelligent LED lamp design and implementation

Abstract

With the development of science and technology, intelligent home make people"s lives become fast, efficient, energy saving and user-friendly design by people of all ages. This topic will people use the lamp for the study, design microcontroller-based multifunctional intelligent LED lamp. The lamp with STC microcontroller core, peripheral join the body pyroelectric infrared sensors, ultrasonic sensors, temperature sensors, and light sensors, etc., while adding the DS12C887 clock module, LCD1602 display module and buzzer module, system power supply is used USB and lithium battery in two ways, continue to supply power by lithium. After commissioning physical verification, the lamp lights to achieve a people who take the lights off, dimming the environment, sitting reminders, electronic calendar, alarm clock to remind the other intelligent control functions, meet people smart home energy saving, convenient needs.

Keywords: SCM；multifunction; intelligent; LED lamp

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1智能台灯的研究背景 1

1.2智能台灯（家居照明）国内外发展现状 1

1.3 本章小结 1

第二章 系统设计思路 2

2.1 系统设计总框图 2

2.2 智能台灯灯光调节方案选择 3

2.2.1 直流电源LED调光 3

2.2.2 可控硅对LED调光  3

2.2.3 脉宽调制（PWM）调光  3

2.3 本章小结 4

第三章 硬件设计 5

3.1 单片机控制模块 5

3.1.1 STC89C52RC芯片 5

3.1.2 STC89C52RC芯片I/O引脚 5

3.1.3 STC89C52RC最小系统 6

3.2 人体红外热释电模块 6

3.2.1 红外热释电效应 6

3.2.2 菲涅尔透镜 6

3.2.3 BISS0001介绍及模块 6

3.3 超声波模块 7

3.4 光敏模块 8

3.5 温度模块 8

3.5.1 DS18B20芯片简介 8

3.5.2 温度模块电路图 8

3.6 LED驱动模块 9

3.6.1 PT4115芯片功能介绍 9

3.6.2 PT4115封装及管脚定义 9

3.6.3 LED驱动电路 10

3.7 DS12C887时钟模块 10

3.7.1 DS12C887芯片功能 10

3.7.2 DS12C887引脚 11

3.7.3 时钟电路原理图 11

3.8 显示模块 11

3.9 报警模块 12

3.10 按键模块 12

3.11 电源模块 12

3.12 本章小结 13

第四章 智能LED台灯软件设计 14

4.1 智能LED台灯主程序 14

4.2 PWM调光程序 14

4.3 超声波测距程序 15

4.4 闹钟程序 15

4.5 按键扫描程序 15

4.6 本章小结 16

第五章 调试结果 17

5.1 基本配置 17

5.1.1 KEIL软件安装及配置 17

5.1.2 STC_ISP_V483下载 18

5.2调试分析 19

5.2.1 智能灯光开关 19

5.2.2 手动及自动调光 20

5.2.3 万年历模块 21

5.2.4 坐姿提醒 22

5.3 遇到问题及解决办法 23

5.4 本章小结 23

第六章 结论 24

6.1 工作总结 24

6.2 工作展望 24

致 谢 25

参考文献 26

附录 27

第一章 引言

1.1智能台灯的研究背景

随着互联网的高速发展，逐渐形成了家居与互联网的物联化，即我们所说的智能家居。利用物联网技术可以将家中大小设备都统一结合起来，实现家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制等多种功能和手段。智能家居在具备人们日常所需居住功能的同时，还具有与各种家电设备通信的能力，提供全方位信息交互，实现家居智能化，甚至能节省各种能源费用，节约资金。

智能台灯作为人们家中最常用的照明工具，它是最早被各大公司，研究所开发的家用电器，同时也是最早应用的。随着智能控制理论和人工智能研究的深入，各种更加逼真地模拟人类智能的家用电器会更多地出现，而单片机和智能理论的结合，将来不但更多地改进现行家用电器，而且将会产生全新的家用电器。家用电器由于微控制器的加入而走向智能化，虽然传统的台灯还是台灯市场的主体，但是，随着现代电子技术的快速发展和人们的需求的相对增加，传统的台灯已经感受到产品更新换代的威胁。与其他的智能家居一样，智能化的台灯在满足人们最基本的需求同时有普通传统台灯所无法比及的优势，智能台灯一方面可以最大程度的节省电能——人来灯亮，人走灯灭，同时采用LED冷光源，有利于环保，另一方面智能台灯还显示万年历及当前室内温度，具有声光报警，纠正使用者的坐姿，预防脊椎变形和眼睛近视。同时，智能台灯还可以通过手动或环境光调节光照亮度。因此，智能家居正慢慢取代传统家居，为我们的生活提供更多的便利。

1.2智能台灯（家居照明）国内外发展现状

伴随近年来LED成本的持续下滑，商业应用规模呈快速增长态势，LED更加的趋于平民化，开始走入千家万户，其中家居照明正成为LED市场拓展的一大亮 点。就LED的亮度跟光色可调、体积小巧、寿命长、不含汞，符合国家“节能减排”的政策需求等特性，加之LED照明在商业、工业及政府办公、户外照明等领 域的广泛使用，越来越多的企业开始推广LED家居照明产品。比如：LED灯泡、吸顶灯、面板灯等。但家居照明市场款而层次多，不同的消费群体，让产品趋势 难以表现为绝对的线性。
2012年，传统家居照明企业积极向LED照明转型，新兴LED家居照明企业奋力直追。为了抢占LED这块市场蛋糕，它们在产品、渠道、营销等方面下足功 夫。调查发现，许多传统家居照明企业在2011-2012年间已相继推出LED吸顶灯、LED厨卫灯、LED客厅灯、LED铝材灯等LED家居照明产品， 且这些产品已经在终端渠道上有着较为优异的表现。随着LED照明技术的不断革新，LED照明产品的成本日益被压缩。有业内人士指出，近两年来，LED家居 照明系列产品价格同比已下降了15%-20%，处于终端的普通消费者均能接受，LED家居照明产能得到了进一步的释放，市场前景可期。

1.3 本章小结

作为以STC89C52为控制核心的智能台灯方便快捷和节能省电的优点。人来了灯就亮，人走了灯就灭，可以自动根据环境光改变灯光亮度，方便快捷。还有就是节能省电，LED是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。由于白色发光二极管具有效率高、寿命长、方便控制维护等优点，LED节能灯都选用其作为发光光源，而其在工作时电流“无闪的特性”，更是作为智能台灯的首要选择。同时智能台灯还有坐姿提醒功能。在我国，青少年近视比例逐年增加，青少年近视很大原因就是在学习时靠桌子太近，而智能台灯的坐姿提醒功能可以很好的改变这一现状，当人靠的太近时会有声光报警，提醒坐姿不规范。

第二章 系统设计思路

2.1 系统设计总框图

本文是基于STC89C52单片机的多功能智能LED台灯设计与实现，作为一款多功能智能台灯，选用STC89C52作为主控芯片，如果光线足够暗，通过外部的人体红外热释电传感器检测是否有人，当有人时，台灯点亮；过几秒后，若超声波检测到有人在台灯旁时灯一直点亮，否则灯灭，如此循环扫描。同时还具有两种调光模式，一种是按键手动的PWM调光，一种是通过光敏感受外界环境光来调光。当有人距离台灯过近时，超声波检测到后发出信号，声光报警提醒坐姿。智能台灯装有一LCD屏，由时钟模块和温度模块收集信息，可以看到当前时间与室内温度，还可以通过按键设置闹钟。电源部分，采用双电源供电——USB供电与锂电池供电。当用USB供电时，同时为锂电池充电，充满后灯光提醒。当无USB供电时，可切换到锂电池供电。软件部分利用C语言编写程序，通过单片机实现LED台灯的多功能。系统总框图如图2.1所示。

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