本发明涉及生活用品领域，具体涉及一种夜间自感应台灯。
背景技术：
：现有的感应灯一般是通过声音感应模块、超声波感应模块或红外感应模块来感应一定距离内的声音或移动人体，从而触发电源开关使感应灯开启来照亮人行过道，等人体通过过道后感应灯立即关闭。由于声音感应模块、超声波感应模块或红外感应模块的感应距离很短，需要等人体靠的较近或声音极大的情况下才能感应出来；因此，需要人们摸黑前行一段时间或者大声踩踏或大声叫喊才能启动感应灯，非常不便利，且智能化程度低，无法根据需要进行感应灯亮度的调节。技术实现要素：为解决上述问题，本发明提供了一种夜间自感应台灯。为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种夜间自感应台灯，包括单片机，与单片机相连的按键控制电路、红外接收电路、由压力传感器、信号放大器以及电压比较器组成的信号采集系统以及由发光二极管、电阻以及三极管组成灯光控制电路；所述信号采集系统、按键控制电路和红外接收电路通过PWM调光技术控制台灯亮度的变化。进一步地，所述单片机采用STC89C52单片机，最小系统由单片机、复位电路、时钟电路以及电源供电电路组成。进一步地，所述按键控制电路包括三个四脚按键K2、K3、K4，分别接在STC89C52单片机的P36、P34、P35引脚上，K2用于调节台灯的使用模式，接通电源默认的是红色发光二极管1亮起，这时当没有对压力传感器施加压力时台灯默认是最亮的，当按下K2键后就会切换到可调光模式；进入到调光模式后可通过按下K3或者K4来增加或者降台灯的亮度；不断地去按K3键时台灯就会从亮度最低升高到最亮，一共10个亮度级别，当按到第10下后台灯便会从最亮关闭；当不断去按K4键时，就会从最亮逐渐变暗，当达到最暗亮度时，再按一下就会关闭台灯，也可以通过交换按下K3、K4按键来回方便的调节亮度。进一步地，在电源电路中使用25v470uf的电解电容(C10)作为低频滤波。进一步地，所述红外接收电路的接收头的型号为VS1838B，此接收头有3个引脚，其中引脚1，2，3分别表示输出(OUT)、接地(GND)和电源(VCC)，遵循NEC编码方式，其中R9为10K电阻，用于连接OUT引脚然后连接到单片机上的引脚上拉电阻，C1的作用是通过滤波使得红外遥控的稳定性得到提升。进一步地，所述灯光控制电路由8050和8550三极管、白色LED发光二极管以及电阻组成。进一步地，所述信号采集系统由压力传感器、AD623/AD620仪表放大器以及电压比较器组成，所述压力传感器采用量程为5KG的称重传感器。本发明的台灯在生活上是非常实用的，省去了人们在夜间起夜时摸黑开灯所产生不必要的麻烦。不仅能够自感应同时也能够通过PWM调光方式去调节三极管进并且利用按键进行调光，人们可以调节适合的亮度起到了节能的作用。通过红外遥控可以远距离的进行台灯的打开和关闭使得对台灯的操作变得更加便捷。附图说明图1为本发明实施例一种夜间自感应台灯的结构示意图。图2单片机最小系统原理图图3为复位电路原理图。图4为内部时钟电路原理图图5为电源电路图。图6为四脚按键及按键电路。图7为红外遥控技术原理图图8为红外接收硬件连接电路图9为灯光控制电路原理图。图10为压力传感器电路工作原理图。图11为传感器和仪表放大器连线图图12为本发明夜间自感应台灯的工作流程图。具体实施方式为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。如图1所示，本发明实施例提供了一种夜间自感应台灯，包括单片机，与单片机相连的按键控制电路、红外接收电路、由压力传感器、信号放大器以及电压比较器组成的信号采集系统以及由发光二极管、电阻以及三极管组成灯光控制电路；所述信号采集系统、按键控制电路和红外接收电路通过PWM调光技术控制台灯亮度的变化。PWM即脉冲宽度调制，它是改变占空比进而控制输出的电流来进行改变灯光亮度的一种简单方便的技术，占空比是和平均电流值是成正比的。PWM的占空比指的是在一个脉冲周期内高电平所占整个周期的比例。比如整个信号周期是4μs，脉冲宽度为2μs，那么占空比就是50％。所述单片机采用STC89C52单片机，最小系统由单片机、复位电路、时钟电路以及电源供电电路组成。图2是单片机最小系统的原理图。P0口指的是39-32号引脚(P0.0-P0.7)，P0端口是一个8位漏极开路双向IO口，每个引脚作为输出端口可以驱动8个TTL负载，要作为高阻抗时就对P0写入1[8]。在访问数据存储器或者是外部程序时，可以提供复用总线，P0端口内部的上拉电阻便会有效。P1口指的是1-8号引脚(P1.0-P1.7)，P1口是一组带有内部上拉电阻的八位双向IO端口。每个端口作为输出端口能够驱动的TTL负载为4个[8]。如果用作输入口时，可以通过对端口写“1”的操作使得内部上拉电阻将端口上拉到一个高电位便可实现。由于P1口内部带有上拉电阻，所以当P1作为输入使用时那些被拉低的引脚便会输出一个电流。P1口的某些引脚还可以作为定时器或者计数器2的外部输入，具体如表1所示。表1P1.0和P1.1功能特性引脚号功能特性P1.0T2(定时器/计数器2外部计数输入)，时钟输出P1.1T2EX(定时器/计数器2捕获/重装触发和方向控制)P2口指的是21-28号引脚(P2.0-P2.7)，P3口指的是10-17号引脚(P3.0-P3.7)其它们的特性和P1口基本相同，P3口除了作为普通的I/O口外，还具有一些复用功能，具体如表2所示。表2P3口复用功能复位电路复位电路如图3所示。单片机在启动0.1s后电解电容它两端的电压将会持续的充电为5v，而这时R7电阻的两端电压基本上为0，使得复位引脚处于低电平状态，从而系统可以正常的工作。这时当我们按下复位按键后，电容将储存的电压释放出来并且开关也被闭合，形成了一个可以正常工作的回路，等一段时间后，随着电容的电压变得越来越小，10k电阻两边的电压却慢慢变大，使得RSET复位引脚变为高电平产生复位。时钟电路时钟电路图如图4所示，STC89C52上的XTAL1和XTAL2引脚上有两个电容和一个12.0MHz的晶振，其作用是构成稳定的激荡电路，通常时钟电路选用晶振大小为0-24MHz之间。也有比这个更高的频率，主要使用在一些比较新型的单片机上。外接的两个瓷片30uf电容，起到了对振荡器的频率进行微调的作用。如果是多个单片机一起同时工作，那么使用外部时钟比较好，它可以为单片机同步工作提供有力的保障。具体做法是给接一个稳定的时钟信号源于XTAL1引脚上。电源电路电源电路如图5所示。在电源电路中使用25v470uf的电解电容(C10)作为低频滤波，同时稳定电源电压，防止电压的波动。电源的供电方式有电池盒供电和5VUSB电源线供电两种。由于电池盒供电时间长了就会电压不足，所以最好使用5VUSB电源线供电。按键系统按键电路如图6所示。本设计使用了三个四脚按键K2、K3、K4，分别接在STC89C52单片机的P36、P34、P35引脚上，每个按键都有自己的“使命”，K2的作用是调节台灯的使用模式，接通电源默认的是红色发光二极管1亮起，这时当没有对压力传感器施加压力时台灯默认是最亮的，当按下K2键后就会切换到可调光模式。进入到调光模式后便可通过按下K3或者K4来增加或者降台灯的亮度。不断地去按K3键时台灯就会从亮度最低升高到最亮，一共10个亮度级别，当按到第10下后台灯便会从最亮关闭。当不断去按K4键时，就会从最亮逐渐变暗，当达到最暗亮度时，再按一下就会关闭台灯，也可以通过交换按下K3、K4按键来回方便的调节亮度。遥控控制电路红外遥控技术原理图如图7所示。当按下遥控器上面的按键后触发了指令信号进而产生控制信号，然后这个信号经过调制解调后，于是驱动电路开始驱动红外发射器，最后使得指令信号发出。在接收电路这端如果接收头接收到红外指令信号它就会把红外光信号转换成电信号，然后将电信号送入前置电路进行放大解调处理，当电信号被信号检测电路检测出来后，通过驱动电路执行，来完成人们想要的各种操作。发射器和接收器是红外遥控的两个组成部分。发射器通常由调制电路，红外发射器、驱动电路、指令键以及信号产生电路组成。接收器则是由指令信号检测电路，解调电路、前置放大电路以及红外接受元器件和执行电路组合而成。根据NEC编码标准，遥控的载波频率为38KHZ，首先发送9ms的高电平然后是4.5ms的低电平，接着就是地址码和指令码，发送的地址码和指令码是按照低位在前高位在后的格式，地址码和指令码总共有32位0-7位为地址码，8-15为地址码反码，16-23为指令码，24-32为指令码反码，这样做是为了验证接收信息的正确性。其中以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565ms、间隔为1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”。以上脉冲的发射时间为108ms，如果按键的时间超过108ms，则发送的是以110ms为周期的重复码，重复码是由9ms的高电平和2.5ms的电平以及一个560us的高电平组成。要注意的是，由于一体化红外接收头平时输出高电平接收到38KHZ的红外信号才会输出低电平。接收头原理图如图8所示。我们这次选用的红外遥控是车载MP3红外遥控器，它很轻便并且它的接收头也十分小，非常适合单片机使用。遥控器一共有24个键，但是我们选用了其中的3个作为实现我们遥控控制台灯打开和关闭，我们将遥控器上面的01、02和03键(对应的编码值分别是0x0c、0x18和0x5e)和按键上面的K2、K3、K4的功能对应起来。同时又能够通过遥控器进行台灯打开和关闭。本设计使用的红外接收头的型号是VS1838B。此接收头有3个引脚，其中引脚1，2，3分别表示输出(OUT)、接地(GND)和电源(VCC)，遵循NEC编码方式，这种编码方式运用非常广泛。其中R9为10K电阻，作用是用于连接OUT引脚然后连接到单片机上的引脚上拉电阻(对器件输入电流，电阻起到了限流的作用，一般将这个电阻和电源相接)。C1的作用是通过滤波使得红外遥控的稳定性得到提升。灯光控制电路LED驱动电路如图10所示。灯光控制电路由8050和8550三极管、白色LED发光二极管以及电阻组成。当场效应管被关断使得LED的负极端的电压升高从而LED灯打开，反之使得LED关闭。在灯光控制电路中我们利用PWM调光实现多级调光机制，达到自感应台灯亮度可调的效果。同时PWM技术让LED驱动电路变得更加简单，并且调节精度比较高。我们利用PWM在开灯和关灯的一个比值来达到一个调节亮度的功能。电路中我们使用S8050和S8550三极管作为对管用来驱动12个经过4并联然后3组串联的大功率的LED灯。其中8050是NPN三极管，其作用主要是用于高频放大。8550是PNP型三极管，其优点是低电压，大电流，小信号。信号采集处理系统压力传感器信号采集处理系统由压力传感器、AD623/AD620仪表放大器以及电压比较器组成。所述压力传感器采用量程为5KG的称重传感器，下文从以下几个方面对压力传感器进行介绍。1.称重压力传感器的原理应变片牢固粘贴到力敏弹性元件上面，当给予压力时，弹性元件开始发生形变使应变片将产生的应变转变成其上面电阻的变化。然后将应变片上的四根线按图12连接，组成一个电桥，这时候电阻的变化就会转换成电路中电压的变化从而进行输出。通过不同压力可以对应一个输出电压，也可以通过输出的电压值换算出所测物体的重量值。电桥上的4个受力臂接上工作应变片。之所以电压输出的灵敏度很高，是因为4个应变片都参与了机械形变，使得温度的影响相互被抵消掉了。由于四个应变片在材料以及阻值上都是相同的，所以推导出下面的公式：DUBC＝EK4(e1-e2+e3-e4)＝EK44e1称重传感器在进行安装使用时要注意几点问题：①使用时压力不要超过所买压力传感器的量程，这点非常重要。如果超过量程压力传感器使得不能恢复到原来的样子其就被损坏，无法使用或者测试不准确。②不要将压力传感器的四根线接错，否则不能使用。其中红线和黑线分别是电源正极和电源负极；白线是信号输出1，接放大器上面的S-，绿线是信号输出2号线，接放大器上面的S+。③为了保证精度，尽量不要调整4根线的长度。但是本设计不需要考虑这么高的精度，所以这点可以不用那么的在意。表3是对压力传感器的主要参数经过汇总后总结的一张表格，从表格中我们可以直观的看到称重压力传感器用作我么这次的设计上还是很不错的。其中：我们将最大的输出信号值记为C，电源供电电压记为A，灵敏度记为B，则可得出下面公式：A＝B×C我们使用的5KG，所以最大的输出则是：5×0.1mV＝0.5mV，这么小的电压变化单片机很难识别出，所以我们必须使用放大器进行放大后输出，一般放大器的放大倍数不尽人意，所以我们需要使用更大的放大器-AD623仪表放大器进行信号放大处理。表3压力传感器主要参数如表4所示。为了测试压力传感器，用万用表测试了一下几个重量不同的物体对应的输出电压大小。表4压力传感器输出对应表重量(g)50500100020003000输出电压(mV)51.352698421062898由于对压力传感器施加压力产生电信号非常弱，要想测的这个变化还必须将这个输出电压进行放大处理，使用AD623芯片意见外围电路组成的仪表放大器的放大倍数最高可达到1000倍。AD623仪表放大器可正常工作在3-12V电源电路中。芯片共8个引脚，连接外部电阻通过编程最高可实现1000倍的增益。AD623的有点是交流共模抑制比非常出色，并且它是随着增大倍数的提高而增大，所以这个放大器的误差是非常小的。信号采集流程信号采集流程是将压力传感器和仪表放大器连接，然后通过给传感器一定的压力，传感器将输出的信号通过放大器进行放大[12]，仪表放大器的放大倍数可调，我们调节到我们想要的放大倍数即可，但是不能太小，为了能够识别输出信号大小，更好的看到不同的压力输出的电压值是多少我们可以使用万用表进行测量，通过万用表的测量明显看到了不同的压力都会输出一个不一样的电压出来，压力越大输出的电压越大，输出越小则电压越小。AD623仪表放大器上的放大倍数可根据需要通过调节上面的电位器进行调节，然后将输出的接到比较器上进行比较。压力传感器的4根输出线分别和放大器的四个引脚进行连接，AD623放大器的另外一端的引脚分别为AO(进行信号输出)、-VCC(电源正极，接负电压)、LVCC(电源正极，接入3-5V电源)、HVCC(电源正极，接入7-30V电源)、GND(电源负极)，我们用的是5V的电源，所以接入到LVCC上就能够正常工作。传感器的输出电压经过放大后由AO引脚输出。最后通过将输出的电压和电压比较器上的基准电压比较，当输出电压小于基准电压时等就会等就会熄灭，反之等就会打开。电压放大器上的基准电压可根据输出电压的范围进行调节。本具体实施的软件设计包括系统初始化程序、红外遥控解码程序、键盘红外按键检测处理程序、按键操作的PWM定时器T1、定时器T0以及遥控器外部中断0程序构成。主程序先对我们用到的中断进行初始化，然后通过按键检测调用红外解码函数和按键函数，从而完成对自感应台灯亮度的控制。通过外部中断0对遥控解码进行判断以及定时器中断0对红外解码缓冲时间进行计时，实现遥控器对台灯亮度调节以及台灯打开和关闭的功能。使用定时器中断1和实现通过PWM调光技术对台灯亮度调节。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页1 2 3