论文(设计)题目 基于51单片机的智能调光防近视台灯的设计与实现
选题目的和意义:
台灯已是千家万户的必需生活用品,经常由于忘记关灯而造成巨大的能源浪费。当夜晚来临时,人们又摸黑去开灯,非常不方便。长时间的学习工作会用眼过度,导致近视。
我设计的台灯加入了人体红外辐射传感控制电路,当人体在台灯的范围内且环境光强较弱时,自动感应开灯;当人体太靠近桌面时,台灯自动感应,警告纠正坐姿。当人离开时则自动关灯,达到节约能源的目的。且在自动模式时会根据环境的亮度自动调节台灯合适的亮度等级,以达到最适合的亮度且又节约能源。手动模式时可以自己调节亮度等级。还具有学习时间的提醒功能,主要用来防止用眼过度。
与本课题相关的技术和方法综述:
本系统采用51单片机+超声波传感器+光敏电阻+ADC0832+液晶+人体热释电红外传感器+LED调光电路等组成。
51单片机,采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的80C51是一种高效微控制器。因此,AT89C2051构成的单片机系统是具有结构最简单、造价最低廉、效率最高的微控制系统,省去了外部的RAM、ROM和接口器件,减少了硬件开销,节省了成本,提高了系统的性价比。
超声波传感器,测量的是人体距离桌面的距离,当人体距离桌面过近时代表坐姿不正确会影响人眼视力,这时系统就会提醒用户注意调整坐姿。起到一定的监督作用,减少近视的发生。
光敏电阻与ADC0832,由于光敏电阻在不同的光照强度下会产生不同的阻值,所具有的分压能力也不同,再配合外部电路当环境亮度不同是就会输出不同的模拟电压值。利用光敏电阻的这一特性就可以知道环境的亮度等级。再配合ADC0832芯片将输出的模拟电压转化成数字量的电压供单片机读取,这样单片机就能够知道环境的亮度等级,从而做出相应的指令动作。
液晶与实时时钟,采用LCD1602液晶显示器用来显示参数,包括调节参数、检测参数以及工作状态参数等。同时利用DS1302还能实时显示标准的北京时间。
人体热释电红外传感器,通过检测是否有存在一定的人体产生的红外线来辨别是否有人。
主要设计内容:
整个系统分为自动节能功能、自动调光功能、坐姿提醒功能、时间提醒功能以及液晶显示等模块。
自动节能功能:作为智能化和节能化的台灯,人来灯亮,人走灯灭是这种台灯功能上面的特色。当人体靠近台灯的时候,由热释电红外传感器发出信号,使得单片机处理输出驱动灯管发光的PWM波形,灯就亮;当人体离开台灯的时候,由于没有持续触发,台灯将在三分钟之后熄灭。这种设计能够有效地节约能源,并且能够有效地控制灯亮的时间。
自动调光功能:通过光敏电阻和一部分传感电路的分析,将环境光强转化成数字信号输入单片机,由程序解决和处理并输出相应的亮度值;
坐姿提醒功能:坐姿的提醒,是通过距离传感装置进行的,当使用者头部距离台灯太近的时候,将产生报警信号,提醒纠正坐姿。
时间提醒功能:通过实时时钟,当用户使用台灯超过2小时会产生报警信号,提醒用户需要休息。
液晶显示:液晶显示学习时间、亮度等级,人离桌面的距离,是否开闹钟等等。
设计的环境、方法及措施:
硬件环境:相关元器件、电烙铁、万用表、示波器等。
软件开发环境:Keil4.85;
方法措施:
(1)需求分析;
(2)原理图分析,画出原理图;
(3)构建程序模块图,根据模块图建立程序主体与框架;
(4)设计并实现各模块功能;
(5)链接各个模块的程序,调试运行;
(6)多次测试,直至程序稳定运行。
指导教师意见及建议:
该生选题是学生所学专业知识的延续,符合学生专业发展方向,对于提高学生的基本知识和技能特别有益。技术方法和设计内容基本合理,难度合适,学生能够在预定时间内完成该课题的设计。学生毕业作品网站