FastBond2阶段1-基于小夜灯框图设计

内容介绍

项目介绍+设计思路

本文设计了一款在黑暗中感应到人体时会自动亮起的台灯，可分成自动和手动两种模式。在自动模式下，台灯能根据环境光的亮暗与人是否被台灯所检测到（人是否在）来自动开启台灯。当人被微机检测到，环境光又达到某个程度的时候（可以设定与调节），台灯就会开启。如果环境光没有达到这个程度，台灯不会开启。当人没有被微机检测到，无论多暗，台灯也不会开。

主要功能 :
（1）亮度不够且有人靠近时台灯自动亮；
（2）附近无人时台灯自动熄灭

本设计由51单片机电路+光照检测电路（光敏电阻）+转换电路+4位高亮LED灯电路+按键电路+电源电路组成。

51单片机最小系统介绍
单片机（Microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。本文的单片机特指51单片机，具体芯片型号是 AT89C52。需注意STC89C51,STC89C52，AT89C51,AT89C52都是51单片机的一种具体芯片型号。

51单片机最小系统：单片机、复位电路、晶振（时钟）电路、电源

在5V正常工作的51单片机中小于1.5V的电压信号为低电平信号，而大于1.5V的电压信号为高电平信号。可以算出电容充电到电源电压的0.7倍，即电容两端电压为3.5V、电阻两端电压为1.5V时，需要的时间约为T=RC=10K*10UF=0.1S。

也就是说在单片机上电启动的0.1S内，电容两端的电压从0-3.5V不断增加，这个时候10K电阻两端的电压为从5-1.5V不断减少（串联电路各处电压之和为总电压），所以RST引脚所接收到的电压是5V-1.5V的过程，也就是高电平到低电平的过程。

对于台灯亮度的感应采用光敏电阻，利用光敏电阻的阻值随着亮度的改变而改变，电阻值的改变会改变光敏电阻上的电压值。这时，通过AD转换器采集电压，转换成相应的光强数据传输给单片机。光敏电阻（photoresistor or light-dependent resistor，后者缩写为ldr）或光导管（photoconductor），常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。

LED驱动电路采用3路串联、每路4颗的LED灯，使用三极管S8050来控制LED灯的亮灭。在软件上采用PWM控制方式，以此达到控制LED灯的亮度

人体感应电路采用基于红外线技术的数字传感器。当传感器感应到人体时，传感器IO引脚输出高电平；当无人体时，传感器输出低电平。

设计方向的市场介绍

随着社会在不断进步，高科技含量决定着产品发展的新趋势和前景，智能化技术在电子产品领域的应用意义深远.电子产品的快速发展，家用台灯也越来越智能化，目前已经应用于实际中的有智能洗衣机，智能空调，智能电磁炉等，而所用的智能化家用台灯都用一个共同的特点，都是利用单片机作为中央控制单元.结合了单片机的智能家用台灯和普通家用台灯相比，使用更方便，安全可靠性也更高，效率更高，最重要的是它们为能源节约提供巨大的帮助. 智能台灯以专门感应人体红外信号的红外传感器为基础，这意味着仅当有人的时候，红外传感器才输出一个信号，经放大处理后达到单片机的输入门限电压，单片机开始运行，台灯自动点亮.当人离开的时候，单片机控制台灯自动关闭，以达到节约用电的目的

方案框图+Scheme-it工具介绍

https://www.digikey.cn/schemeit/project/yuanlitu1-1cac28db2f244626b08f213cc123f9f9

这个工具非常的方便，实用，专业。可以在里面找到非常多内置的实验元件，各种型号各种类型，只要登录就可以免费保存和分享。上面是主屏幕的截图。在屏幕的左手边，如果你想参考现有的参考设计库，会使用设计参考库（Design Starter），或者可以选择已有的原理图符号（Schematic Symbols），开始自己的设计。

方案中可能用到的规定厂商元器件介绍

使用的是MICROCHIP的AT80C51RD2-SLSUM

产品范围: 8051 Family AT80C51 Series Microcontrollers

设备核心: 8051

运行频率最大值: 40MHz

针脚数: 44引脚

IC 外壳 / 封装: LCC

输入/输出数: 32输入

接口: EUART

存储器容量, RAM: 1.25KB

HC-SR501是基于红外线技术的自动控制模块，采用德国原装进口 LHI778 探头设计，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式，广泛应用于各类自动感应电器设备，尤其是干电池供电的自动控制产品。功能特点

1 、全自动感应 : 人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。

2 、光敏控制可设置光敏控制，白天或光线强时不感应。

3 、两种触发方式：（可跳线选择）

a 、不可重复触发方式 : 即感应输出高电平后，延时时间段一结束，输出将自动从高电平变成低电平；

b 、可重复触发方式：即感应输出高电平后，在延时时间段内，如果有人体在其感应范围活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平（感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点) 。

4 、具有感应封锁时间 ( 默认设置 :2.5S 封锁时间 ) ：感应模块在每一次感应输出后（高电平变成低电平），可以紧跟着设置一个封锁时间段，在此时间段内感应器不接受任何感应信号。此功能可以实现“ 感应输出时间 ” 和 “ 封锁时间 ” 两者的间隔工作，可应用于间隔探测产品；同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。( 此时间可设置在零点几秒—几十秒钟 ) 。

5、工作电压范围宽：默认工作电压 DC4.5V-20V 。

6、微功耗: 静态电流 <50 微安，特别适合干电池供电的自动控制产品。

7 、输出高电平信号：可方便与各类电路实现对接。

对本大赛的心得体会（包括意见或建议）

这次活动让我学到了很多,这是我第一次进行设计与思考一个比赛项目

（附代码如下）

ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 0003H
AJMP DET1 ;
ORG 0013H
AJMP DET0 ;

ORG 0050H
MAIN: MOV P0, #00000001B ;
MOV TMOD, #00000010B ;
MOV TCON, #00010000B ;
MOV IE, #10000111B ;
SJMP $
;
DET1: MOV P0, #00000001B
CALL TIME0 ;
MOV P0, #00000011B
CALL TIME0
MOV P0, #00000101B
CALL TIME0
MOV P0, #00000111B
CALL TIME0
MOV P0, #00001001B
CALL TIME0
MOV P0, #00001011B
CALL TIME0
MOV P0, #00001101B
CALL TIME0
MOV P0, #00001111B
CALL TIME1
RETI
;
DET0: CALL TIME1 ;延时1分钟
MOV TCON, A
ANL A, #1
JZ LOOP
MOV P0, #00001111B
CALL TIME0
MOV P0, #00001101B
CALL TIME0
MOV P0, #00001011B
CALL TIME0
MOV P0, #00001001B
CALL TIME0
MOV P0, #00000111B
CALL TIME0
MOV P0, #00000101B
CALL TIME0
MOV P0, #00000011B
CALL TIME0
MOV P0, #00000001B
RETI
LOOP: ret
;延时10ms
TIME0: SETB TR0
MOV R0, #250
MOV R1, #20
D_1: DJNZ R0, D_1
MOV R0, #250
DJNZ R1, D_1
CLR TR0
RET
;延时1分钟
TIME1: SETB TR0
MOV R0, #250
MOV R1, #200
MOV R2, #60