(8)--创新设计——多功能绿色台灯.ppt
一、设计来源一、设计来源一方面，随着电子技术的日益发展，人们生活中的照明工具也在发生着巨大的变化。从普通电灯，白炽灯，到目前比较流行的LED灯，无不反映了人类科技的发展、社会的进步。随着环境问题的恶化，能源的减少，节能绿色环保的台灯，逐步走进了人们的生活。以前的台灯用途单一，而现在的人们需要一种多功能智能化的台灯。因此利用所学知识设计一种多功能绿色环保的台灯是一种很好的方向。另一方面，近年来我国青少年近视发病率越来越高，发病人数居全球首位。我国中小学生之所以出现这么严重的近视问题，原因一是因为坐姿不当，二是由于没有正确使用台灯。当光线开始昏暗时忘记及时打开台灯，或者长时间在高亮度的台灯下工作，久而久之，都会对视力开始一定的影响。虽然目前市场上已经开始有调节亮度的台灯出现了，但是还是不具备自动调节亮度功能，所以还称不上所谓的智能台灯。二、创意：二、创意：一般的节能台灯都是在灯泡上做研究，尽量使用节能灯具，可以把白炽灯泡换成LED的节能型灯泡。近年来随着绿色照明概念的提出，研制新型的环保节能台灯成为当务之急。目前已有专业人员研发出半导体环保节能台灯，将半导体LED用于室内照明。这是一款实用新型的台灯，由于以发光二极管为光源，再配以专门设计的外形结构，可极大限度地利用光的效率，给人以温馨或者恬静的感觉，特别适用于家庭、宾馆以及办公室等环境的工作、学习、休息等照明与装饰的需要，由于基本消除了频闪，使得灯光对视力保健更有效果，同时，还具有节省电能的效能。本实用新型台灯提供的光线照度均匀、无闪烁，并且产品使用寿命长、省电、反应速度快、环保、防爆、冷光源、安全性高，适合一般的工作、学习、居住等局部照明之用。而且此智能台灯，同时具备手动调节和自动调节两种模式，在保护眼睛视力的同时，还能为节能环保做出一份贡献。三、思想方法：三、思想方法：整个系统以STC89C52单片机为核心器件，配合电阻电容晶振等器件，构成单片机的最小系统。其它个模块围绕着单片机最小系统展开。其中包括，照明设备采用USB小灯进行模拟，使得设计在外形上更加美观，在USB小灯内部，是6颗白色的小灯；光照强度采集模块，是使用光敏电阻+ADC0832方案；指示灯模块由一颗绿色的小灯构成，指示灯亮时是自动模式，熄灭时是手动模式；按键模块由3个四脚按键组成，包括模式切换按键、亮度减少按键和亮度增加按键；最后是供电采用常用的USB 5V进行供电。系统框图如图3-1所示。四、设计内容四、设计内容4.1最小系统电路STC89C52的最小系统如图3-3所示，整个最小系统由三个部分组成，晶振电路部分、复位电路部分、电源电路等三个部分组成。特别注意的是，对于31脚(EA),当接高电平时,单片机在复位后从内部ROM的0000H开始执行；当接低电平时,复位后直接从外部ROM的0000H开始执行。由于我们的程序存储在了单片机内部，所以EA要接高电平，保证单片机是从内部读取程序去执行的。4.2LED照明电路原理图LED灯照明电路如图3-4所示。本设计采用市面上的一种USB小灯作为照明设备，拆开这个小灯的外壳可以发现，里面其实是6个白色的LED灯串联了6个电阻。使用该USB小灯，不仅简化了设计，而且在外形上更加美观，更接近实际台灯的外观。实际电路采用PNP三极管的驱动，三极管型号是S8550，基极串联一个限流电阻后连到单片机的IO口，发射极接电源，集电极串联USB小灯后连到电源地。只要单片机该IO口输出一个低电平信号，即可控制三极管导通，继而点亮LED灯。4.3光照强度采集电路本设计的台灯有自动调节亮度的功能，因此必须采集环境中的光照强度，以便进行台灯亮度的计算和控制。光照强度采集使用的方案是光敏电阻，由于光敏电阻采集到的是光照强度的模拟量，因此使用ADC0832将光照模拟量转为数字量再传给单片机进行处理。4.4按键输入模块在单片机应用中键盘用得最多的形式是独立键盘及矩阵键盘。它们各有自己的特点，其中独立键盘硬件电路简单，而且在程序设计上也不复杂，一般用在对硬件电路要求不高的简单电路中；矩阵键盘与独立键盘有很大区别，首先在硬件电路上它要比独立键盘复杂得多，而且在程序算法上比它要烦琐，但它在节省端口资源上有优势得多，因此它更适合于多按键电路。其次就是消除在按键过程中产生的“毛刺”现象。这里采用最常用的方法，即延时重复扫描法，延时法的原理为：因为“毛刺”脉冲一般持续时间短，约为几ms，而我们按键的时间一般远远大于这个时间,所以当单片机检测到有按键动静后再延时一段时间后再判断此电平是否保持原状态,如果是则为有效按键，否则无效。本设计中由于采用的按键数量较少，只有3个按键，分别是“模式切换按键”、“亮度减少按键”和“亮度增加按键”，故采用了独立键盘的方式。4.5总体程序流程图设计本系统的软件流程图如图4-1所示，最开始先判断按键1是否被按下去，是的话则切换控制模式，即手动模式变为自动模式，自动模式变为手动模式；接着就根据当前的工作模式，进行不同的处理。如果当前是自动模式，则通过读取ADC0832的数据，进而计算出当前空间环境的光照强度，然后根据不同的光照强度大小，实时的调节台灯的亮度，实现光线越暗，台灯越亮的效果。如果当前是手动模式，则分别判断按键2和按键3有没有被按下，如果是按键2被按下，则降低台灯亮度，如果是按键3被按下，则提高台灯亮度。五、功能五、功能把单片机技术和PWM调光技术结合起来实现台灯光强的调节。即在不改变PWM方波周期的前提下，利用单片机控制PWM的占空比，从而来改变电压的大小实现灯光亮度的调节。并且提供手动控制和自动控制两种模式，使台灯应用起来更加人性化。六、提高与改进六、提高与改进我觉得此产品最大的改进的地方就是外观上应该进行包装，所以硬件电路尽量占小的空间，使最终的产品轻巧，方便携带，实用性增强。还有一点就是我设计的这个产品是用5v电源供电，即用一般充电宝供电即可，若是要在家里使用，在电源模块前再加上220-5v的变压电路即可。实物图片：实物图片：
