II基于AT89C51單片機的智能臺燈設計目錄TOC\o"1-2"\h\u5056第一章緒論 1276201.1課題 1281201.2主控芯片介紹 221325第二章智能臺燈控制系統元器件及原理圖 5430第三章單片機相關技術概括 6144003.1單片機的定義 6301093.2單片機的特點 6265533.3單片機的發展趨勢 727262第四章智能臺燈系統、硬件組成效果介紹 740504.1工作原理及系統電路 7112914.2.系統硬件選擇說明 8130254.3軟件介紹 8190394.4仿真說明 81123第五章結論 92315參考文獻 9中文摘要由于智能產品在各領域都具有良好的應用功能，本文將基于AT89C51單片機進行智能臺燈設計。隨著科技的發展，各種科技產品和家用電器都進入人們日常生活，不但提高了人們生活效率，而且為人們生活帶來更好的體驗。隨著工業化水平不斷進步，電氣技術取得了重大發展，逐漸朝著智能化方向發展，以滿足人們的需求為研發目標，從而出現了各種智能家居電器。其中，本文研發的智能臺燈也將是智能家居的一部分，為人們的工作和學習提供極大幫助。隨著臺燈的出現，已經不單單為人們提供照明，更是為了方便人們進行學習或工作。目前，市面上臺燈形式各種各樣，普遍以白熾燈和節能燈、LED燈為主。但是常規控制手段基本是以手動控制位置，也有某些新型節能燈、LED燈可以通過紅外遙控進行控制，但依然是通過人體手工操作，難以徹底解放人們的雙手，本文設計的智能臺燈將可以實現自動化調節燈光亮度，無需人工進行任何操作，從而為人們提供極大便利。同時，此類智能臺燈還可以起到一定節省能源效果，避免人們忘記關燈的問題，有效節省電源，不但方便操作，而且還符合環保理念，可見本設計具有重要研究意義，是值得研究的重點項目。關鍵詞:智能，省電，便利，保護眼眼第一章緒論1.1課題隨著人們生活水平不斷提高，逐漸注重生活質量水平，不斷追求智能家居生活。基于此，本文將設計出智能臺燈，為人們生活添光彩。臺燈在普通家庭的生活中是很常見的物品，但是由于我們經常在臺燈下看書學習工作，有時候人們的眼睛是無法長時間適應強光，所以就設計了這款可以自我調節亮度為主的智能臺燈。通過此手段將可以實現對臺燈周圍是否存在人來控制智能臺燈的亮度，并且還可以自己手動調節，從而讓人們使用起來非常方便，&而且也能有效地保護我們的眼睛，也能起到節約資源的作用。隨著單片機的應用不斷廣泛和普及，已經將其廣泛應用于各種家居電氣設備之中，為人們生活提供了良好的感受。隨著人們需求多樣化的出現，人們對于臺燈要求也在逐漸改變，要求具備良好智能性、科技感，帶來良好的使用體驗。國內工業水平不斷進步發展，各種家用電器、電子產品逐漸朝著智能化、科技化方向發展，且逐漸朝著人工智能方向發展，為人們提供良好的智能家居生活做好準備，隨之出現了各種智能門鎖、智能冰箱、智能電視、智能音箱等等一系列電子產品，基本全部電子產品都是以單片機為中央控制主腦接收命令和執行命令。為現代人們生活提供了極大便利，帶來良好生活體驗，享受到科技發展帶來的紅利。1.2主控芯片介紹目前來看，AT89C51系列單片機有著8位CPU，低功耗、性價比較高、功能強大等特點。其中，單片機內部含有閃爍存儲單元，具有128字節的內部RAM，可以兼容常規的51單片機指令，任何設計都可以基于此方案設計。1.2.1單片機特性AT89C51單片機的主要特性：相互之間兼容壽命可達1000次寫/擦循環數據可保留的時間為10年·全靜態工作數值：0Hz-24Hz·三級的程序存儲器鎖定·128的8位內部RAM·32的可編程I/O線·兩個16位定時器和計數器·5個中斷源·可以編程的串行通道·低功耗的閑置模式和掉電模式·單片機內振蕩器和時鐘電路1.2.2管腳說明：VCC負責提供電壓。GND負責接地。P0口：P0口是8位漏級開路雙向I/O端口，每個管腳可以吸收8TTL門電壓。P1口的管腳第一次寫入1時，定為高阻輸入。P0口能用在外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據或地址的第八位。在FIASH編程時，P0口為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0口輸出原代碼，此時的P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O端口，P1口緩沖器能夠接收輸出4TTL門的電流。P1口的管腳寫入1后，被內部上拉為高電阻，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將會輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時候，P1端口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O端口，P2口緩沖器負責接收數據，輸出4個TTL門的電壓，當P2口被寫入“1“時，其管腳被內部上拉為高電阻，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將會輸出電流。這是由內部上拉的緣故。P2口用于外部程序存儲器或地址外部數據存儲器進行存取數據，P2端口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉的優勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2端口輸出的特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口同樣具有8位帶內部上拉電阻雙向I/0口，也可能接收識別，輸出相應4個TTL門電流。若P3口管腳已經被寫入了“1”狀態，也就是進入到高電平狀態，將處于待輸入狀態。若P3端口進入到低電平狀態，也可能會直接輸出電流，主要是因為內部出現上拉的緣故。P3口也可作為其他功能，相應的引腳說明如下：（1）VCC：接入系統電壓。（2）GND：接地。（3）P3.0RXD（串口輸入）（4）P3.1TXD（串口輸出）（5）P3.2/INT0（外部中斷0）（6）P3.3/INT1（外部中斷1）（7）P3.4T0（計時器0外部輸入）（8）P3.5T1（計時器1外部輸入）（9）P3.6/WR（外部數據存儲器寫入）（10）P3.7/RD（外部數據存儲器讀取）（11）RST：復位功能。在振蕩器需要對元件進行復位操作時，需要確保RST兩腳處在機器的高電平位置。（12）ALE/PROG：地址鎖存使能。在單片機進行RAM擴展過程中，ALE功能是將P0口中相應輸出低8位地址鎖存器保存，從而完成低位地址與數隔離處理。若系統無需進行RAM擴展，ALE引腳將保持恒定的正脈沖信號輸出，頻率等于振蕩器的1/6。所以，可以將其用作外部輸出脈沖或定時處理。可是需要特別注意，此引腳每次接收外部數據過程中，將會自動跳過ALE脈沖。若想直接禁止ALE相應信號輸出能夠直接將SFR8EH地址重置為0即可。（13）/PSEN：主要功能是實現外部程序存儲器響應信號選通處理。一般情況，程序存儲器可以允許輸出端進行輸出。若需要對外部存儲器進行訪問，此引腳將會呈現出低電平狀態。（14）/EA/VPP：一般情況下，/EA將時刻保持在低電平狀態，此時外部程序存儲器（0000H-FFFFH）的存在效果也并不顯著。若采用方式1來進行加密，那么/EA可以直接進入重置狀態；在/EA端保持高電平狀態下，將存在內部程序存儲器。若需要對其進行閃存編譯，需要額外施加12V的外部電壓（VPP）。（15）XTAL1：主要是進行反向振蕩放大器的輸入（16）XTAL2：主要是反映反向振蕩器的輸出。1.2.3振蕩器特性：通常在晶振電路方面，XTAL1與XTAL2屬于獨立的輸入與輸出放大器，將安裝在內部電路振蕩器里面，同時可以實現內外部驅動信息的轉換。通過圖3.3發現，本設計將采用時鐘模式，也就是采取震蕩電路的工作機理，分別在XTAL1、XTAL2的引腳上外接定時元器件，經過電路輸送來實現振蕩反應，晶振的頻率越大，那么耗能也將越高。1.2.4芯片擦除：電路接入電源情況下，電容的負極將和RESET相連接，在電阻上將有電壓產生。若RESET中一端有高電平輸入，那么將可以實現復位功能。由于芯片一直處在工作狀態，若輸入電源電壓增加，將會造成通過的電壓慢慢降低，直至零。通過圖不難發現，復位鍵與電容是進行并聯的，若復位鍵沒有工作，那么整個電路也不會進入工作狀態。通常情況下，在系統工作后，主動開啟RST管腳功能便可以造成電路形成高電平，可以通過按鍵來實現手動復位。第二章智能臺燈控制系統元器件及原理圖2.1原理圖2.2元器件該智能臺燈系統有以下幾個元器件組成：開關，AT89C51單片機，LED,電阻，ADC,CROUND,DEFAULT。第三章單片機相關技術概括3.1單片機的定義定義：

單片機全稱叫單片微型計算機（SingleChipMicrocomputer），單片機是一種集成式的電路芯片，它采用大規模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器CPU、存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O端口和中斷系統、定時器或計時器等功能（大概還包括有顯示驅動器、脈寬調制電路、模擬電路轉換器、A/D檢測器等電路）集成在一塊硅片上構成的一個又小又完善的計算機系統。3.2單片機的特點特點：

（1）它的集成度高，體積小，可靠性又好，而且把各個功能部件都集成在一塊晶體板上，體積自然也是最小的。晶體本身也是按工業標準實際要求設計出來的，內部的派線很短，而且抗工業噪音的性能要比一般通用的CPU芯片要好很多。單片機程序指令常數及表格固化在ROM中不易被損壞，許多信號通道都集中在一個芯片內，可靠性也會很好。這種集成式的芯片提升了綜合性能，也滿足了用戶跟開發者對性能的要求，而且價格上也要優惠不少。

（2）控制功能強

為了滿足對對象的控制要求，單片機的指令系統都有極其豐富的條件:分支轉移技術，I/O端口的邏輯操作和位置處理能力，非常適合用于專門的控制部分。

（3）電壓小和功耗低，也方便生產和方便攜帶。為了滿足廣泛使用于便攜式系統的許多單片機，內部的工作電壓有1.8V～3.6V，而工作電流只有幾百微安。

（4）易擴展性

單片機片內有計算機正常運行所必需用到的部件。芯片外部也有很多供擴展用的總線及并行、串行輸入/輸出管腳，很容易做出各種規模大小的計算機應用系統。

單片機分類：

一般分為：51系列；AVR系列；PIC系列；ARM系列等等系列

MCU體積上有DIP，SOP，LQFP，PLCC等系列的封裝技術

MCU管腳上有8pin，16pin，22pin，42pin等通常越多的管腳就越多的I/0端口。

MCU電壓上有5V和3.5V等

MCU第二功能上有帶A/D檢測，帶PWM等

MCU儲存容量上有2k，32k，64k，128k等3.3單片機的發展趨勢現在的產品幾乎都要求體積小、重量輕，這要求單片機上除了功能強和功耗低之外，還要求它兼容性強。現在的許多單片機都具有很多種封裝形式，其中有SMD（表面封裝）越來越受歡迎，使得單片所機構成的系統正朝微型化方向發展，現在單片機的品種繁多，都具各自的特色，但以80C51系列為核心的單片機仍占主據市場主導地位，且兼容其結構和指令系統的有ATMEL公司的產品和中國臺灣的Winbond系列單片機。所以C8051為核心的單片機依然占據市場的半壁江山。隨著科技技術的不斷變革和進步，單片機性能也得到了質的飛躍。與此同時，單片機也會變得越來越多元化，功能上也會變得越來越豐富，還會支持更多的軟硬件適配與支持。智能臺燈系統、硬件組成效果介紹4.1工作原理及系統電路根據實現的具體功能，使用AT89C51單片機和外圍元器件做成最小控制系統，經手動開關模式，由AT89C51單片機執行程序命令，再通過信號處理電路，然后AD采集器檢測周圍有沒有人自動調整光的亮度，*如圖所示：開關AT89C51開關AT89C51LEDLED信號處理信號處理電阻ACD檢測電阻ACD檢測工作原理：其主要工作機理是將全部光源集中到一點然后共同照亮某片區域，為人們提供良好視野，便于學習和工作。整個系統功能都是通過AT89C51單片機來控制實現。當然，智能臺燈也支持手動控制操作，若人們坐在臺燈前感覺光線太強情況下，臺燈會根據周圍環境調低亮度或不亮；當遇到周圍環境很暗時，臺燈會格局環境調高亮度，這樣做的好處是保護我的眼睛不被強光影響，也能節約電能的消耗。4.2.系統硬件選擇說明AT89C51系列單片機有著8位CPU，低功耗、性價比較高、功能強大等特點。其中，單片機內部含有閃爍存儲單元，具有128字節的內部RAM，可以兼容常規的51單片機指令。同時，采取閃存工藝來進行設計生產的程序存儲器將有著4K大小容量。由于該類單片機對設置開發要求并不嚴格，能夠有效降低開發人員的時間成本。可以對程序加密后再傳入單片機即可，確保設計人員的勞動成果沒有被侵犯。可是，相比于其他傳統單片機，AT89C51單片機更加適合復雜環境，對工作環境條件要求無需太嚴格，常規供電時3.4V~5.5V，電壓處在3~4V環境單片機還能夠保持工作狀態，然而這樣的環境下AT89C51不能夠正常工作，因此STC系列單片機環境適應性較好。再結合以前的學習掌握的各項知識，本次設計決定采用AT89C51作為系統的微處理器。此單片機將能夠符合本設計基本功能要求，且價格合理、性能強大、性價比較高。4.3軟件介紹Keil4是一款嵌入式系統開發軟件，這款軟件的誕生主要是為單片機開發做出來的，它的出現能很好的為開發者減少一部分的煩惱，極大的便利了開發者和用戶，也為單片機行業打下了很好的基礎，無論是使用匯編語言也好還是C語言編程也罷，都是需要要使用編譯器進行編譯的，以便于把寫好的程序編譯為機器代碼，這樣才能把可以執行的代碼文件寫入單片機里。KeilμVision4也是眾多單片機應用開發軟件中較為突出的一款軟件，它能夠支持很多家不同公司的MCS-51架構，甚至連ARM也把它編輯、編譯，它的界面和人們常用的C++軟件極其相似，界面也很清爽，很容易簡單上手，在調試程序和軟件仿真方面也有很強的能力。因此很多開發51單片機的工程師和普通的單片機愛好者們都對它十分的喜歡。4.4仿真說明打開文件夾，點擊Proteus8，雙擊點開跳出單片機AT89C51,跳出editcomponent界面，點擊programfile,選擇已經保存好的程序，點擊OK,下一步是點擊butt