单片机作品创意书

第七届重庆市大学生“合泰杯” 单片机应用设计竞赛作品创意书 智能LED台灯 重庆大学 弘深学院 指导教师：唐治德 参赛学生：程体阳史仪男 王晓雨 李杰 作品创意书 一． 摘要 智能LED台灯系统是基于HT46R24单片机，结合现有台灯系统开发出的用单片机控制的智能作品。作品的基本功能有供电模块（可充电），检测并显示电量，显示时间及闹钟提醒和温度自动、手动（可以通过手机）调节亮度几个模块，将解决现有台灯调节难，无法显示电量，无法根据喜好及环境亮度调节台灯亮度等情况，能够帮助学生方便地使用台灯，提醒学习时间及及时充电，以此节约大量时间，保护视力，节约能源。本文将介绍智能LED台灯系统的工作原理、作品结构、作品特色以及市场前景等相关信息，旨在明确阐述本作品的设计意图及创作方向。 二、作品介绍： 该智能台灯主要包括供可充电，显示电量，显示并通过手机调节时间，显示当前温度，闹铃功能，自动手动调节亮度，其中手动调节亮度时可以通过手机调节等功能。其功能模块主要包括单片机控制模块、台灯模块、温度模块、时钟模块、闹铃模块、显示模块、充电模块、电量显示模块、亮度调节模块。本设计采用单片机HT46R24作为核心，以实现自动控制功能。显示模块拟采用 LCD1602C 液晶显示电量、温度、时间等内容，时钟拟采用 DS12C887 时钟芯片，台灯模块拟采用 16 颗 LED，用蜂鸣器发出闹铃声，温度传感器拟采用 DS18B20 芯片。基于一些完备而可靠的硬件设计，使用单片机 C 语言编写，可以实现了全部控制功能。 现在市场上的智能台灯作为一个新生产品，普及度还不大，没有被广泛运用起来，但随着物联网技术，计算机技术的发展，智能控制将是一个发展的大方向，因此他有广泛的市场前景。目前虽然已经有了一些智能台灯，但功能不一，不够完善，“智能”程度还够高，并且市场价格较高，原因是他们使用一些较为智能的东西，提高了智能小车的成本。我们意在设计出一款功能齐全而性价比又高的智能台灯。 本作品未曾发表，全部由学生自行讨论创作。 三、工作原理 本智能LED灯采用SKDIP/SOP封装的盛群MCU HT46R24作为主控制CPU，它内部提供了8通道10位分辨率A/D转换；2通道4位PWM高频载波输出；I2C总线串行接口；可编程分频器PFD等，应用方便。 根据设计要求，该智能 LED 台灯可分为八大模块： 1) 单片机控制模块； 2) 按键模块； 3) 台灯模块； 4) 温度模块； 5) 时钟闹钟模块； 6) 显示模块； 7) 红外传感模块。 8) 电源模块 四、作品功能与特色 1、供电模块 台灯蓄电池选用两个3.7V锂电池，其特点是体积小，重量轻，使用时间长且锂材料无任何有毒有害物质，被世界认为绿色环保电池，该电池无论在生产及使用中均无污染。 2、语音模块 语音模块选用语音芯片ISD1760，它有60秒录放音时间，可实现语音分段录音与随机组合放音。用来对低电量进行报警以及对闹钟语音播报。 3、调节模块 （1）手动与自动调节 系统中设置有自动控制模式和手动控制模式，手动模式下屏蔽检测模块，使用者随时可以使用，此时的台灯相当一不同的台灯。 （2）自动调整台灯发光强弱 先利用光敏电阻对环境的光照强弱进行采样，把采样来的信号转换为电压信号，再利用A/D转换把模拟信号转换位数字信号，然后传送给单片机，利用软件把得到的信号进过处理，转换为脉冲宽度输出，从而来控制台灯的亮度。 （3）显示时间 因为 DS12C887 时钟芯片的集成度都很高，而且它自带锂电池，即使断电了时钟仍然在工作，所以我们选择了 DS12C887 时钟芯片作为时钟。来对时间进行调节和显示。 （4）显示温度 由于 DS18B20 温度传感器的集成度很高，封装简单，所以我们选用该芯片作温度模块电路。以此转换为电信号，来显示温度。 （5）闹铃 闹铃模块主要就是一个蜂鸣器，其作用是当到达设定的时间到时发出蜂鸣声报警。用一个 PNP 型三极管和蜂鸣器连接主要是给蜂鸣器一个驱动，让蜂鸣器为高电平有效，即 P07 口高电平时蜂鸣器发声报警。 五．作品结构 5.1、时钟模块电路设计 时钟模块电路如图 时钟模块电路 因为 DS12C887 时钟芯片的集成度都很高，而且它自带锂电池，即使断电了时钟仍然在工作，所以我们选择了 DS12C887 时钟芯片作为时钟。各脚的连接见图由于其集成度很高，我们只需按照其数据手册焊接电路即可。 5.2 闹铃模块电路设计 闹铃模块电路 图闹铃模块电路 闹铃模块主要就是一个蜂鸣器，其作用是当到达设定的时间到时发出蜂鸣声报警。用一个 PNP 型三极管和蜂鸣器连接主要是给蜂鸣器一个驱动，让蜂鸣器为高电平有效，即 P07 口高电平时蜂鸣器发声报警。 5.3 显示模块电路设计 显示模块电路如图 图 8显示模块电路 液晶显示部分，我们选用 LCD1602C，其接法和普通的 1602 接法一样。1 脚接地，2 脚接电源，3 脚接一个电位器以调节液晶显示器的亮度，16 脚接地， 15 脚接背光电源，其余接法见图。 5.4、按键模块 按键模块电路如图 3， 图 3 按键模块电路 按键 K5、K6 用来调节台灯的亮度，K7 控制模式，即控制台灯是工作在感应模式下还是工作在手动模式下，亦或是关闭状态。其余的用作调节时钟以及闹铃。按键均采用低电平有效连接方式。通过按下按键 K5 可以让台灯变暗，按下按键 K6 可以让台灯变亮。其余几个 S1 到 S4 按键可以对时钟进行设置调节，并调节设置闹铃，当时间与设置的时间一致是闹铃报警，即蜂鸣器响。 5.5、 温度模块电路设计 温度模块电路如图 5， 图 5 温度模块电路 由于 DS18B20 温度传感器的集成度很高，封装简单，所以我们选用该芯片作温度模块电路。1 脚接电源VCC，2 脚数据线接单片机 P24 口，3 脚接地。芯片采集到的数据通过 2 脚传给单片机的 P24 口让单片机进行处理，之后送给显示模块进行显示。 5.6、单片机控制模块设计硬件 这里我们选用 12M 的晶振，晶振系统由两个 30pF 的电容 CAP 和晶振组成，接到单片机的 18、19 两管脚。晶振给单片机提供硬件本身的时钟振荡。一个 10μF 的电解电容和一个 1k 的电阻组成复位电路，接至单片机的第 9 管脚。P0 口加上排阻，即其就是 P0 口的上拉电阻，这就是给 P0 加驱动电路，电源通过排阻向P0 口供电，使其能够驱动与 P0 口相连的元件。 5.7、 供电模块 台灯蓄电池 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 一：台灯蓄电池选用6V铅酸蓄电池，其特点是技术成熟，价格便宜，但体积大，重量大，能量质量比低，对充放电要求严格。循环寿命在200次左右，最高也就300次，最多也就能使用1-1.5年时间。铅酸蓄电池中存在着大量的铅，在废弃后若处理不当，将对环境产生污染。 方案二：台灯蓄电池选用两个3.7V锂电池，其特点是体积小，重量轻，同等规格容量的锂离子电池的体积是铅酸蓄电池体积的2/3，重量是铅酸蓄电池的1/3，无记忆效应，可随时充放电。锂离子电池循环寿命达到300次以上， 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 充电（5小时率）使用，最高可达500次，甚至1000次以上。与铅酸蓄电池在同样条件下使用，寿命将会达到3年，是铅酸蓄电池的2倍。还有另外重要的一点，锂材料无任何有毒有害物质，被世界认为绿色环保电池，该电池无论在生产及使用中均无污染。但是锂电池价格比较贵，比同容量的铅酸蓄电池贵2倍。 综上所述，考虑到我们的台灯电池是放在支架上并与支架分离的，为了减轻支架的负担，更是为了低碳，耐用，实用，绿色环保，我们决定选择方案二。 5.8、电池电能监测 通过测量电池两端的电压值经AD转换后与一个基准电压进行比较，以此来判断电池电量的饱和程度。 5.9 台灯模块程序设计 该模块只需给 P00 到 P03 口送低电平即可，再通过按键调光亮。 六．作品市场前景： 智能LED台灯解决了解决现有台灯调节难，无法显示电量，无法根据喜好及环境亮度调节台灯亮度等情况，能够帮助帮助学生方便地使用台灯，提醒学习时间及及时充电。同时性价比高，使用非常方便。在我们从目前调查及了解到的市场情况来看，现有的台灯大多不是智能系统，还在采用传统的灯管照明，不仅使用不方便，而且无法自由调节亮度，对视力伤害较大。而另一部分采用了智能系统的台灯，由于软件设计复杂，硬件设施较多（如传感器，远红外探头等），成本很高，实用性不大。本设计考虑了两者的优缺点并做出了改进，能够进行智能检测电量并报警，自由调节亮度，硬件设施更为简单（采用更简单的感应器件进行识别），花费更少，软件也不复杂，能够一定程度上实现智能化，可行性极高，具有较高的性价比和市场前景。