基于單片機(jī)的智能的臺(tái)燈開題報(bào)告

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告 學(xué) 院上海電機(jī)學(xué)院專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名聶鵬學(xué)號101001010224 指導(dǎo)教師龔建芳 論文題目智能臺(tái)燈控制器 1、選題背景和意義 臺(tái)燈是裝飾性燈具，種類繁多，造型各異，配用的光源也比較多，有普通白 熾燈、U 形或螺旋形一體化節(jié)能燈、PL 燈管、FML 燈管、LED 燈管等等。目前，對 臺(tái)燈的基本要求是：安全、壽命長、健康照明、無輻射危害。臺(tái)燈比較顯著的特 點(diǎn)是：適宜室內(nèi)使用、操作使用方便。臺(tái)燈的使用對象多是學(xué)生及辦公室工作者， 所以自動(dòng)感應(yīng)開關(guān)及預(yù)防近視就顯得尤其重要。當(dāng)夜晚來臨時(shí)，人們摸黑去開燈， 非常不方便。在這里設(shè)計(jì)了以人體紅外輻射（波長為 9.5um）傳感控制電路。當(dāng)人 體在臺(tái)燈的范圍內(nèi)且環(huán)境光強(qiáng)較弱時(shí)，自動(dòng)感應(yīng)開燈；當(dāng)人體太靠近桌面時(shí)，臺(tái) 燈自動(dòng)感應(yīng)，警告糾正坐姿，若在一定時(shí)間內(nèi)未離開桌面則自動(dòng)熄滅。當(dāng)人離開 時(shí)則自動(dòng)關(guān)燈，達(dá)到節(jié)約能源的目的。 2、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動(dòng)態(tài) 目前，在國內(nèi)市場上 MCS-51 系列占據(jù)著主流地位，與其兼容的產(chǎn)品應(yīng)用最廣， 應(yīng)用開發(fā)的公司也最多，其中之一就是 Atmel 生產(chǎn)的 AT89 系列單片機(jī)。結(jié)合作息 時(shí)間控制系統(tǒng)的要求、成本的因素以及單片機(jī)性能，本次設(shè)計(jì)選用 ATMEL 公司的 AT89C51 單片機(jī)。目前，我國很多的技術(shù)工程人員根據(jù)自己的工作需要開發(fā)出許多 擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品，推動(dòng)了我國生產(chǎn)力的發(fā)展。 AT89C51 是一 個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只 讀程序存儲(chǔ)器和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用 ATMEL 公司 的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS-51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位 中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元，內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的 AT89C51 提供了高 性價(jià)比的解決方案。 AT89C51 是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)，40 個(gè)引腳，32 個(gè)外部雙向輸入/輸出 （I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2 個(gè)外中斷口，2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2 個(gè)全雙工 串行通信口，AT89C51 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的 微處理器和 Flash 存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲(chǔ)器可有效 地降低開發(fā)成本。 在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關(guān)量都 是常用的主要被控參數(shù)。例如：在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、 機(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng) 爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測和控制。采用 AT89C51 單片機(jī)來對作息時(shí)間進(jìn)行控制， 不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高作息時(shí)間 的精確度，從而能夠大大提高教學(xué)的質(zhì)量。單片機(jī)以其功能強(qiáng)、體積小、可靠性 高、造價(jià)低和開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，為自動(dòng)化和各個(gè)測控領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的器件， 在工業(yè)生產(chǎn)中稱為必不可少的器件，尤其是在日常生活中發(fā)揮的作用也越來越大。 3、研究的內(nèi)容及可行性分析 1.研究內(nèi)容 1）、當(dāng)環(huán)境光比較強(qiáng)時(shí)，不開燈。 2）、當(dāng)環(huán)境光比較弱時(shí)且有人時(shí)，啟動(dòng)燈光控制電路，使燈變亮。 3）、當(dāng)環(huán)境光比校弱時(shí)，且人體過于靠近桌面，臺(tái)燈自動(dòng)感應(yīng)，警告糾正坐 姿，若在一定時(shí)間內(nèi)未離開桌面則自動(dòng)熄滅。 4） 、當(dāng)人離開時(shí)則自動(dòng)關(guān)燈，達(dá)到節(jié)約能源的目的。 2.可行性分析 1)、當(dāng)環(huán)境光比較強(qiáng)時(shí)，光敏電阻阻值比較小，信號處理電路檢測到低電平 信號，禁止熱釋電紅外傳感器工作，省去了 89C51 處理過程。 2)、當(dāng)環(huán)境光比較弱時(shí)，光敏電阻阻值變大，信號處理電路接收到高電平， 從而啟動(dòng)熱釋電紅外傳感器工作。 3)、熱釋電紅外傳感器 1 探測比較遠(yuǎn)的距離，當(dāng)人體進(jìn)入到傳感器 1 的控測 范圍內(nèi)且光強(qiáng)較弱時(shí)，信號檢測電路處理信號，并向單片機(jī)發(fā)送一個(gè)中斷，89C51 啟動(dòng)燈光控制電路，使燈慢慢變亮，并同時(shí)屏蔽掉熱釋電傳感器 1。 4)、當(dāng)環(huán)境光比校弱時(shí)，且人體過于靠近桌面，熱釋電紅外傳感器 2 檢測到 信號，信號處理電路同時(shí)向 89C51 發(fā)送信號，啟動(dòng)延時(shí)電路，發(fā)出警報(bào)使人離開， 若在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)未離開桌面，則啟動(dòng)燈光控制電路，使燈慢慢熄滅。當(dāng)人體離 開熱釋電紅外傳感器 2 的控測范圍內(nèi)且在熱釋電紅外傳感器 1 的控測范圍內(nèi)時(shí)， 燈光又慢慢變亮。 4、論文擬解決的關(guān)鍵問題及難點(diǎn) 智能臺(tái)燈控制器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于根據(jù)整個(gè)程序的特點(diǎn)確定主程序子程序，然 后設(shè)計(jì)原理圖，原理圖要畫正確，前提是熟練掌握單片機(jī)方面的知識(shí)，并且能夠 靈活運(yùn)用。智能臺(tái)燈控制器的難點(diǎn)：將所用到的元件按照模塊化的分布放到圖紙 上，然后正確連線， 同時(shí)保持美觀。接著就是電路連接，制作好了 PCB，然后就 是軟件調(diào)試， 如果有地方連接錯(cuò)誤的話，則調(diào)試不成功。 綜上所述，整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是要畫出正確的程序原理圖且準(zhǔn)確的完成部分的制 作，難點(diǎn)在于軟硬件設(shè)計(jì)和調(diào)試。 5、研究方法與技術(shù)路線 本設(shè)計(jì)主要分為硬件和軟件兩個(gè)部分。 1.硬件框圖如圖（1）所示，主要有三個(gè)部分組成。 （1）傳感器及信號處理部分：檢測人體輻射紅外信號及光強(qiáng)信號經(jīng)過處理后 變成可處理的數(shù)字信號。 （2）以 89C51 組成的中央處理單元：處理信號并發(fā)出控制命令。 （3）提醒電路及燈光控制電路 ：給出提醒信號并根據(jù) 80C51 給出的命令控 制燈光。 AT89C51 單片機(jī)復(fù)位 光敏電阻提醒電路 熱釋電傳感器 1 熱釋電傳感器 2 燈光控制電路 硬件框圖（1） 2.主程序設(shè)計(jì) 主程序首先對單片機(jī)進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入掃描程序，P2.0 為低電平時(shí)，屏 蔽紅外傳感器。當(dāng)檢測到 P2.0 腳有高電平信號時(shí)，啟動(dòng)紅外傳感器 1 進(jìn)入工作狀 態(tài)并屏蔽掉光敏元件的工作狀態(tài)。當(dāng)紅外傳感器 1 信號時(shí)，LED 燈開始由暗變亮并 啟動(dòng)紅外傳感器進(jìn)入工作狀態(tài)。此時(shí)進(jìn)入傳感器 2 的工作狀態(tài)，當(dāng)傳感器 2 檢測 有信號時(shí)，進(jìn)入延時(shí)程序并蜂鳴器提示，當(dāng)再次檢測還有信號，燈滅掉，直至傳 感器未檢測到信號，LED 燈恢復(fù)到原來的亮度。 主程序流程圖如圖（2）所示 是否有秒時(shí)間平 臺(tái)標(biāo)記 光敏傳感器是否 檢測到有信號 紅外傳感器 1 是否 檢測到有信號 傳感器 2 是 否有信號 退 出 否 否 否 否 是 是 是 是 是 傳感器 2 是 否有信號 否 是 啟動(dòng) LED 燈并慢慢變亮 啟動(dòng)延時(shí)并警告 開 始 燈 滅 傳感器 2 是否有信 號 燈亮 否 4ms 時(shí)間到？ 上次及當(dāng)前紅外傳感 器電平狀態(tài)是否一致 當(dāng)前紅外傳感器電 平是否是 0 電平 退 出 否 是 否 否 是 保存上次及當(dāng)前紅 外傳感器的電平 有電平下降沿，紅外傳感器 已檢測到有信號，置標(biāo)記 是 六、論文的進(jìn)度安排 2012.7.2 下達(dá)任務(wù)書； 2012.72012.8 查閱相關(guān)文獻(xiàn)，搜集并整理資料； 2012.9 開題報(bào)告的撰寫，準(zhǔn)備答辯； 2012.11 月中下旬 開題報(bào)告答辯； 2012.102012.12 設(shè)計(jì)各個(gè)模塊，模擬仿真軟件的功能，制作硬件電 路； 2013.12 2013.2 完成軟件編程并進(jìn)行調(diào)試； 2013.3 2013.4 撰寫論文準(zhǔn)備答辯； 7、主要參考文獻(xiàn) 1 吳英才，林華清.熱釋電紅外傳感器在防盜系統(tǒng)中的應(yīng)用.傳感器技術(shù)， 2002 2 馬忠梅.單片機(jī)的 C 語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)(第 3 版) M.北京:北京航空航天 大學(xué)出版社，2003 3 張洪潤，張亞凡.傳感器技術(shù)與應(yīng)用教程M.北京：清華大學(xué)出版社， 2005 4 李全利，仲偉峰，徐軍.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.北京：清華大學(xué)出版社， 2006 5 謝自美.電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測試M. 北京：華中科技大學(xué)出版社 ，2006 6 余小平，奚大順.電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)M.北京：航空航天大學(xué)出版社，2007 7 來清民.傳感器與單片機(jī)接口及實(shí)例M.北京：航空航天大學(xué)出版社， 2008 8 劉健，徐煒，伊均萍，劉良成.電路分析M.北京:電子工業(yè)出版社， 2005 9李全利，單片機(jī)原理及應(yīng)用，北京，清華大學(xué)出版社，2006.2 10位永輝;楊威， 基于 BISS0001 的智能臺(tái)燈設(shè)計(jì)，電子元器件應(yīng)用， 2010，第 7 期 11 AT89C51 DATA SHEEP Philips Semiconductors 1999.dec 12Yang. Y., Yi. J., Woo, Y.Y., and Kim. B.: Optimum design for linearityand efficiency of microwave Doherty amplifier using a new loadmatching technique, Microw. J., 2001, 44, (12), pp. 2036 八、指導(dǎo)教師意見八、指導(dǎo)教師意見 簽名： 2012 年 11 月 22 日 九、開題審查小組意見九、開題審查小組意見 開題審查小組組長簽名： 2012 年 11 月 22 日