基于单片机的新型智能LED台灯的制作方法

本实用新型属于商业、电子技术和自动控制技术领域，涉及一种可自动调节的基于单片机的新型智能LED台灯。

背景技术：

照明是人们生活不可或缺的一部分，我国每年的用电量5185.9万兆瓦，照明用电占总用电量的12%，并且以每年3.44%的速度持续增长。照明灯具的损耗，剩余材料丢弃，造成了环境的污染。据统计，在中国约有三分之一以上的人因为不良的用眼习惯造成了视力问题，因此用眼健康越来越被人重视。台灯是日常生活中的必备电器，经常由于忘记关灯而造成巨大的能源浪费。在我国，照明耗电占年发电总量的12%（超过100亿千瓦每小时），现在的台灯绝大部分采用普通的白炽灯、荧光灯、节能灯和螺旋节能灯，并且控制方式多采用手动开关，不能连续调节，更不能自动调节。当夜晚来临时，人们又摸黑去开灯，非常不方便，与现在家电的智能化，人性化，低碳设计理念相违背。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种可以提高电能利用率，实现自动开关、视力保护、休息提醒的新型智能LED台灯。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种基于单片机的新型智能LED台灯，包括台灯本体，该台灯本体上安装有单片机最小系统，单片机最小系统分别与照明驱动电路、视力保护电路、红外检测电路、时钟电路、电源电路、声音提醒电路、LCD显示电路和按键电路相连接。

所述的单片机最小系统由单片机芯片、数模转化电路和时钟电路构成，其中的单片机芯片采用STC89C52RC单片机，该单片机芯片为第七芯片，第七芯片的第1脚、第2脚、第3脚、第4脚和第5脚分别与按键电路相连接；第七芯片的第15脚分别与时钟电路和LCD显示电路连接；第七芯片的第16脚分别与时钟电路和LCD显示电路连接；第七芯片的第14脚、第32脚、第33脚、第34脚、第35脚、第36脚、第37脚、第38脚和第39脚分别与显示电路连接，第七芯片的第31脚与电源电路连接；第七芯片的第21脚与照明驱动电路连接；第七芯片的第6脚与视力保护电路连接；第七芯片的第22脚与红外检测电路连接；第七芯片的第23脚接电源电路；第七芯片的第24脚与声音提醒电路连接。

本实用新型智能LED台灯以单片机最小系统为主处理器，台灯手动调节光照强度，使光强时刻保持在合适亮度，保护视力。当外界环境的光照强度较弱，且有人在台灯上的热释电红外的探测范围内活动，台灯点亮调光；当人离开后，延时一段时间后台灯渐渐熄灭。可实现人来灯亮，不必摸黑开灯，人走灯灭，减少用电浪费，更加节能与科学。同时台灯有日期时间显示功能。显示年、月、日及时间星期，休息提醒，可以使人直观了解时间，方便人们工作学习。台灯有用眼时间提醒功能，整点提醒，开启休息视力保护电路，并且蜂鸣器会发出短暂声音提醒，可以更好地预防出现视力问题。同时设计更加安全，通过电压转换，使交流220V转换为直流12V、5V电压，远远低于人体安全电压。

附图说明

图1是本实用新型智能LED台灯的结构示意图。

图2是本实用新型智能LED台灯中照明驱动电路的示意图。

图3是本实用新型智能LED台灯中视力保护电路的示意图。

图4是本实用新型智能LED台灯中红外检测电路的示意图。

图5是本实用新型智能LED台灯中时钟电路的示意图。

图6是本实用新型智能LED台灯电源电路的示意图。

图7是本实用新型智能LED台灯中声音提醒电路的示意图。

图8是本实用新型智能LED台灯中LCD显示电路的示意图。

图9是本实用新型智能LED台灯的按键电路的示意图。

图10是本实用新型智能LED台灯中单片机最小系统的示意图。

图11是本实用新型智能LED台灯的工作流程图。

图1中：1.照明驱动电路，2.视力保护电路，3.红外检测电路，4.时钟电路，5.电源电路，6.单片机最小系统，7.声音提醒电路，8.LCD显示电路，9.按键电路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，本实用新型智能LED台灯，包括台灯本体，该台灯本体上安装有单片机最小系统6，单片机最小系统6分别与照明驱动电路1、视力保护电路2、红外检测电路3、时钟电路4、电源电路5、声音提醒电路7、LCD显示电路8和按键电路9相连接。

如图2所示，本实用新型智能LED台灯中的照明驱动电路1，包括第一三极管Q1，第一三极管Q1为NPN型，第一三极管Q1的基极接第一电阻R1的一端，第一电阻R1的另一端接单片机最小系统6，第一三极管Q1的集电极分别接第一发光二极管D1的负极和第二发光二极管D2的负极，第一发光二极管D1的正极和第二发光二极管D2的正极均接第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端接电源电路5；第一三极管Q1的发射极接地。

如图3所示，本实用新型智能LED台灯中的视力保护电路2，包括第一芯片U1和第二芯片U2，第一芯片U1为NE555定时器，除了用于延时控制之外，还可用于调光、调温、调压、调速等多种控制及计量检测，工作可靠，使用方便，价格低廉。第二芯片U2采用74LS161计数器。第一芯片U1的第4脚接第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端分别接第一芯片U1的第7脚和第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端、第一芯片U1的第2脚和第6脚均接第二电容C2的一端，第一芯片U1的第5脚接第一电容C1的一端；第一芯片U1的第1脚、第一电容C1的另一端、第二电容C2的另一端和第二芯片U2的第8脚接地；第一芯片U1的第8脚接电源电路5。第一芯片U1的第3脚接第二芯片U2的第2脚；第二芯片U2的第11脚接第三发光二极管D3的正极，第三发光二极管D3的负极接第五电阻R5的一端，第二芯片U2的第12脚接第四发光二极管D4的正极，第四发光二极管D4的负极接第六电阻R6的一端，第二芯片U2的第13脚接第五发光二极管D5的正极，第五发光二极管D5的负极接第七电阻R7的一端，第二芯片U2的第14脚接第六发光二极管D6的正极，第六发光二极管D6的负极接第八电阻R8的一端，第五电阻R5的另一端、第六电阻R6的另一端、第七电阻R7的另一端和第八电阻R8的另一端均接地；第二芯片U2的第7脚和第10脚接单片机最小系统6。

如图4所示，本实用新型智能LED台灯中的红外检测电路3，包括第三芯片U3和热释电红外传感器接头J1，第三芯片U3采用热释电传感器处理芯片BIS0001，BIS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路。它配以热释电红外传感器和少量外接元器件就可构成被动式的热释电红外开关、报警用人体热释电传感器等。第三芯片U3的第2脚接第九电阻R9的一端和第十电阻R10的一端，第九电阻R9为可变电阻，第九电阻R9的另一端、第三芯片U3的第3脚、第三芯片U3的第16脚和热释电红外传感器接头J1的第1脚均接电源电路5，第三芯片U3的第4脚接第十二电阻R12的一端和第三电容C3的一端，第三芯片U3的第5脚、第十二电阻R12的另一端和第三电容C3的另一端均接第十一电阻R11的一端，第十一电阻R11的另一端接第四电容C4的正极，第四电容C4为电解电容，第三芯片U3的第6脚接热释电红外传感器接头J1的第2脚，第三芯片U3的第7脚分别接第五电容C5的一端、第十三电阻R13的一端和第十四电阻R14的一端，第三芯片U3的第8脚分别件第十三电阻R13的另一端、第五电容C5的另一端和第四电容C4的负极，第十四电阻R14的另一端接第六电容C6的一端，热释电红外传感器接头J1的第3脚、第十电阻R10的另一端、第六电容C6的另一端和第三芯片U3的第15脚均接地；第三芯片U3的第11脚接第十五电阻R15的一端，第三芯片U3的第12脚和第十五电阻R15的另一端接第七电容C7的一端，第三芯片U3的第13脚分别接第十六电阻R16的一端和第八电容C8的一端，第七电容C7的另一端和第八电容C8的另一端接地，第十六电阻R16的另一端接第三芯片U3的第14脚。第三芯片U3的第10脚接单片机最小系统6。

如图5所示，本实用新型智能LED台灯中的时钟电路4，包括第四芯片U4，第四芯片U4的第1脚接干电池BT1的正极，干电池BT1的负极接地；第四芯片U4的第2脚接有源晶振Y1的一端，第四芯片U4的第3脚接有源晶振Y1的另一端，有源晶振Y1采用12MHz有源晶振；第四芯片U4的第4脚接地；第四芯片U4的第5脚和第十九电阻R19的一端接单片机最小系统6；第四芯片U4的第6脚和第十八电阻R18的一端接单片机最小系统6；第四芯片U4的第7脚和第十七电阻R17的一端接单片机最小系统6，第十七电阻R17的另一端、第十八电阻R18的另一端、第十九电阻R19的另一端和第四芯片U4的第8脚均接电源电路5。

如图6所示，本实用新型智能LED台灯中的电源电路5，包括第五芯片U5，第五芯片U5采用LM2596芯片；LM2596系列是德州仪器生产的3A电流输出降压开关型集成稳压芯片，它内含固定频率振荡器和基准稳压器，并具有完善的保护电路、电流限制、热关断电路等。利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。第五芯片U5的第1脚、第九电容C9的一端和第十电容C10的一端均接12V电源，第九电容C9的另一端和第十电容C10的另一端均接地；第五芯片U5的第2脚和第3脚均接地；第五芯片U5的第4脚分别接第七二极管D7的负极和第一电感L1的一端，第七二极管D7的正极接地；第五芯片U5的第5脚分别接第二十电阻R20的一端和第二十一电阻R21的一端，第二十一电阻R21为可变电阻，第二十电阻R20的另一端接地；第二十一电阻R21的滑头、第二十一电阻R21的另一端、第一电感L1的另一端、第十一电容C11的一端和第十二电容C12的一端相交于第一接点，该第一接点接单片机最小系统6；第十一电容C11的另一端和第十二电容C12的另一端接地。

如图7所示，本实用新型智能LED台灯中的声音提醒电路7，包括第二三极管Q2，第二三极管Q2是PNP型三极管。第二三极管Q2的发射极接第二十二电阻R22的一端，第二十二电阻R22的另一端接电源电路5；第二三极管Q2的基极接单片机最小系统6；第二三极管Q2的集电极接电铃Buzzer的一端，电铃Buzzer的另一端接地。

如图8所示，本实用新型智能LED台灯中的显示电路8，包括第六芯片U6，第六芯片U6采用LCD1602液晶显示屏，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用。第六芯片U6的第1脚接地；第六芯片U6的第2脚接电源电路5；第六芯片U6的第3脚、第4脚、第5脚、第6脚、第7脚、第8脚、第9脚、第10脚、第11脚、第12脚和第13脚均与单片机最小系统6相连；第六芯片U6的第15脚分别与第二十三电阻R23的一端和电源电路5相连，第二十三电阻R23为可变电阻器，第六芯片U6的第14脚接第二十三电阻R23的滑头，第二十三电阻R23的另一端和第六芯片U6的第16脚接地。

本实用新型智能LED台灯设计采用1×5个独立按键，可以实现亮度、时间的调整。如图9所示，本实用新型智能LED台灯中的按键电路9，包括第一按键S1、第二按键S2、第三按键S3、第四按键S4和第五按键S5，第一按键S1的一端、第二按键S2的一端、第三按键S3的一端、第四按键S4的一端和第五按键S5的一端均与单片机最小系统6连接，第一按键S1的另一端、第二按键S2的另一端、第三按键S3的另一端、第四按键S4的另一端和第五按键S5的另一端均接地。

本实用新型智能LED台灯的单片机最小系统6由单片机芯片、数模转化电路和时钟电路构成。其中的单片机芯片采用宏晶科技公司推出的新一代高速、低功耗、超强抗干扰的STC89C52RC单片机，该单片机是指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。STC89C52单片机是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。单片机最小系统6中的单片机芯片，如图10所示，该单片机芯片即为第七芯片U7，第七芯片U7的第1脚、第2脚、第3脚、第4脚和第5脚分别与按键电路9中的第一按键S1的一端、第二按键S2的一端、第三按键S3的一端、第四按键S4的一端和第五按键S5的一端连接；第七芯片U7的第15脚分别与第四芯片U4的第5脚、第十九电阻R19的一端和第六芯片U6的第12脚相连，第七芯片U7的第16脚分别与第四芯片U4的第6脚、第十八电阻R18的一端和第六芯片U6的第13脚相连，第七芯片U7的第17脚与第四芯片U4的第7脚和第十七电阻R17的一端相连；第七芯片的第14脚与第六芯片U6的第11脚相连。第七芯片U7的第32脚、第33脚、第34脚、第35脚、第36脚、第37脚、第38脚和第39脚分别与第六芯片U6的第3脚、第4脚、第5脚、第6脚、第7脚、第8脚、第9脚和第10脚连接。第七芯片U7的第20脚接地。第七芯片U7的第31脚与电源电路5连接。第七芯片U7的第21脚接图2中第一电阻R1的另一端；第七芯片U7的第6脚接图3中第二芯片U2的第7脚与第10脚；第七芯片U7的第22脚接图4中第三芯片U3的第10脚；第七芯片U7的第23脚接图6中的第一接点（OUT）；第七芯片U7的第24脚接图7中第二三极管Q2的基极。

本实用新型智能LED台灯的使用流程，如图11所示，首先，在上电之后，系统的各部分包括单片机各个端口输入输出的设置、外围驱动电路和数据存储电路等完成初始化，之后通过红外传感器检测到有人在台灯照明范围内活动，台灯便自动点亮。当人离开一段时间后，通过红外传感器的检测，延时一段时间后台灯渐渐熄灭。可实现人来灯亮，不必摸黑开灯，人走灯灭，减少用电浪费，更加节能与科学。同时，LCD显示电路8通过时钟电路4将时间日期信息实时显示，用户可以根据屋内情况通过按键控制电路设定台灯光照强度与时间日期信息。在用户用眼时间过长时，开启视力保护电路2，并且通过声音提醒电路7，蜂鸣器会发出短暂声音提醒，可以更好地预防出现视力问题。