基于STC89C52RC的藍(lán)牙智能臺燈設(shè)計(jì)摘要隨著社會的進(jìn)步，科技也在不斷地發(fā)展。人工智能開始日益融入到人們的生活當(dāng)中。現(xiàn)如今，智能家居在市場中占有重要的份額[1]。隨著照明技術(shù)的不斷發(fā)展，從過去最普通的電燈到如今多功能的智能燈，這些發(fā)展反映了現(xiàn)代社會科技的進(jìn)步。然而，科技的發(fā)展也是有弊端的，比如能源消耗的問題[2]。因此，本設(shè)計(jì)的就是想要設(shè)計(jì)一款智能臺燈，在實(shí)現(xiàn)多功能的同時(shí)，也能夠節(jié)約能源。臺燈使用PWM調(diào)光技術(shù)，通過調(diào)整PWM的占空比，實(shí)現(xiàn)燈光亮度的調(diào)節(jié)。本設(shè)計(jì)具有紅外熱釋傳感器，當(dāng)人站在臺燈的探測范圍之內(nèi)時(shí)，臺燈會自動點(diǎn)亮，當(dāng)臺燈周圍檢測不到人物移動時(shí)，一段時(shí)間后臺燈就會自動熄滅，這樣就達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的效果。為了能夠更方便的控制臺燈，使用光敏電阻根據(jù)環(huán)境光線調(diào)節(jié)臺燈，并且加入了藍(lán)牙模塊，這樣就可以使用手機(jī)APP實(shí)現(xiàn)對臺燈的無線遙控。希望通過本設(shè)計(jì)，能夠提高它的實(shí)用性，提升用戶體驗(yàn)感，并且節(jié)約能源。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；智能臺燈；人體感應(yīng)；藍(lán)牙目錄TOC\o"1-3"\h\u1緒論 11.1設(shè)計(jì)背景 11.2設(shè)計(jì)意義 11.3臺燈的發(fā)展現(xiàn)狀 21.4發(fā)展趨勢 31.5藍(lán)牙智能臺燈總體設(shè)計(jì) 32硬件設(shè)計(jì) 52.1STC89C52RC單片機(jī)簡介 52.2單片機(jī)最小系統(tǒng) 62.3按鍵模塊 72.4LED顯示模塊 82.5人體感應(yīng)模塊 92.5.1HC-SR501人體感應(yīng)模塊 92.6光照強(qiáng)度采集模塊 102.6.1光敏電阻模塊 102.6.2ADC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊 112.7藍(lán)牙模塊 123軟件設(shè)計(jì) 133.1程序流程圖 133.2模式切換控制 153.3手動控制程序 153.3ADC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換程序 163.4自動模式程序 173.5人體檢測程序 173.6定時(shí)器程序 183.6.1定時(shí)器初始化 183.6.2中斷服務(wù)程序 193.7藍(lán)牙串口通信程序 193.8主程序 224系統(tǒng)測試 234.1仿真與實(shí)物測試 254.1.1自動模式人體檢測測試 254.1.2自動模式調(diào)光測試 274.1.3手動模式測試 294.1.4手動模式人體檢測測試 314.1.5藍(lán)牙控制測試 324.2實(shí)物焊接 344.2.1焊接步驟 34參考文獻(xiàn) 381緒論1.1設(shè)計(jì)背景近些年，由于科技的發(fā)展，人們對大自然開始無止境的資源掠奪，全球變暖問題日益嚴(yán)重。因此，節(jié)能環(huán)保迫在眉睫。人們在很多方面都需要消耗能源，照明占據(jù)了重要的比重。世界各國的科學(xué)家都在探討新的照明方式，以便節(jié)約能源。相比于普通的照明方式，綠色照明方式更被人們所推崇。比如基于LED的固態(tài)照明就是一種綠色照明方式[3]。綠色的照明方式和傳統(tǒng)照明方式相比具有很多優(yōu)點(diǎn)。他會更加的環(huán)保，體積也進(jìn)行了相應(yīng)的減小，重點(diǎn)是具有一定的安全性和穩(wěn)定性。現(xiàn)在有很多照明用品的專賣店，大部分都存在很多的缺點(diǎn)，比如消耗過多的能源，不方便使用，功能較少。這些都不乏適應(yīng)時(shí)代的潮流，以及人們對生活水平的需求。如果我們可以設(shè)計(jì)一款智能臺燈，一定能夠大大改善人們的生活。1.2設(shè)計(jì)意義由于地球資源消耗越來越嚴(yán)重，且很多資源是不可再生的，所以我們要深知節(jié)約資源的重要性，每個(gè)人都可以為保護(hù)資源貢獻(xiàn)一份力量，我國將節(jié)約資源作為基本國策，實(shí)施節(jié)約資源為首要的能源發(fā)展戰(zhàn)略，將“控制人口，節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境”作為我國新時(shí)期的基本國策[4]。全球變暖的問題一直都是地球的一塊心頭病，在很多時(shí)候?qū)τ谧匀缓腿祟悂碚f，地球是一個(gè)大眾賴以生存的地方，人類只有一個(gè)地球。目前，地球資源被人類無止境的開采，資源浪費(fèi)的現(xiàn)象嚴(yán)重，地球環(huán)境已經(jīng)受到了很大的破壞。所以現(xiàn)在采取一些保護(hù)地球的措施是很急迫的。全球變暖的解決措施主要有以下幾點(diǎn)，第一，節(jié)能和提高能效。第二，加強(qiáng)水資源的管理。第三，控制海平面的上升。第四，控制碳排放量，使用新能源[5]。孩子看書寫字的時(shí)候，合適充足的光源是必要的。要注意臺燈光源的選擇，避免光線不足或者燈光閃爍，因?yàn)檫@些有可能會影響孩子的視力。同時(shí)要注意健康用眼，長時(shí)間學(xué)習(xí)過程中要注意適當(dāng)?shù)拈]目養(yǎng)神，平時(shí)要注意適當(dāng)?shù)膽敉饣顒樱@樣對保護(hù)視力有幫助。通過以上敘述，我希望能夠設(shè)計(jì)一款智能臺燈，盡可能地為節(jié)約能源做一份貢獻(xiàn)。1.3臺燈的發(fā)展現(xiàn)狀對人們來說，日常最不可或缺的就是燈。它能夠幫助人們在黑暗中繼續(xù)工作和學(xué)習(xí)，家家戶戶的生活都離不開它。從古代的蠟燭到煤油燈再到現(xiàn)代的電燈，肉眼可見的科技發(fā)展給人們的生活帶來了極大的便利。(1)國內(nèi)現(xiàn)狀現(xiàn)在呢，我國家家戶戶都有臺燈。而且它們的種類琳瑯滿目，有節(jié)能燈LED燈，還有常見的白熾燈。它們都存在各種各樣的缺陷。因此，對于臺燈研究領(lǐng)域，依舊具有巨大的提升挑戰(zhàn)。LED燈使用發(fā)光二極管作為光源，其優(yōu)點(diǎn)為壽命長、功率低、體積小、安全、環(huán)保。LED以其強(qiáng)大的優(yōu)勢從室外裝飾燈逐漸發(fā)展壯大成家用照明燈，市場普及率極高。因此，對于臺燈領(lǐng)域而言，還有很大的提升空間，在這個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展依然有很多的挑戰(zhàn)[6]。我國自主研發(fā)的臺燈價(jià)格低廉，但是，在我們國家有些臺燈它的價(jià)格過于高昂。這些都是出于他們在各方面都對臺燈進(jìn)行了優(yōu)化處理，可能是外觀上獨(dú)具一致，也可能是制作臺燈的原材料非常優(yōu)秀。隨著人們對生活水平的需求不斷提升，現(xiàn)在不僅僅是追求照明，人們更在乎臺燈能夠具備各種各樣的功能，滿足各類需求，最重要的是能做到節(jié)能環(huán)保，從這我們可以看出我們所需要的不再是一個(gè)簡單的燈具，而是朝著節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展。(2)國外現(xiàn)狀在西方國家，他們不管是對于臺燈的功能性，還是對于臺燈的個(gè)性化處理都有非常多的經(jīng)驗(yàn)，他們不僅僅是注重臺燈的功能多元化，還注重用戶的體驗(yàn)感。西方很多國家的政府還制定了相關(guān)的政策方案，大力支持臺燈行業(yè)的發(fā)展[7]。1.4發(fā)展趨勢隨著我國臺燈領(lǐng)域的發(fā)展越來越快，LED燈具廠家也在不斷增多。因?yàn)槲鞣饺苏莆樟薒ED照明的核心技術(shù)，在我們國家很多臺燈，企業(yè)只能夠靠生產(chǎn)一些中低端的臺燈來維持企業(yè)發(fā)展，這樣會大大降低公司盈利。由于很多企業(yè)在生產(chǎn)過程中的不規(guī)范處理，導(dǎo)致周邊環(huán)境污染嚴(yán)重。在臺燈制作環(huán)節(jié)之中，忽略了環(huán)保的意義，因此他們不得不退出歷史的舞臺。很多企業(yè)開始研究創(chuàng)新技術(shù)，在臺燈的功能方面進(jìn)行了多維度的優(yōu)化處理，不僅提高了生產(chǎn)效率也為公司謀得了福利[8]。根據(jù)最近的一些數(shù)據(jù)顯示世界各國對LED臺燈的需求量越來越大。LED臺燈已經(jīng)走進(jìn)了中國的千家萬戶。我國的臺燈行業(yè)正在邁入一個(gè)新的發(fā)展進(jìn)程，要在原有臺燈的基礎(chǔ)上，優(yōu)化他們的各項(xiàng)功能，賦予更多的人性化處理。1.5藍(lán)牙智能臺燈總體設(shè)計(jì)藍(lán)牙智能臺燈的主要模塊由STC89C52RC單片機(jī)、單片機(jī)最小系統(tǒng)、藍(lán)牙模塊、按鍵模塊、光照強(qiáng)度采集模塊、人體感應(yīng)模塊、LED指示模塊、電源模塊和LED照明設(shè)備組成。其中，單片機(jī)是藍(lán)牙智能臺燈的控制模塊，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和各個(gè)模塊之間的控制；按鍵模塊是設(shè)置藍(lán)牙智能臺燈進(jìn)入手動狀態(tài)和自動狀態(tài)，在手動狀態(tài)時(shí)，可通過按鍵對臺燈亮度進(jìn)行調(diào)整；人體感應(yīng)模塊通過偵測范圍內(nèi)人體移動的信號來控制臺燈的開關(guān)，當(dāng)最近的1分鐘未檢測到信號時(shí)，臺燈會自動關(guān)閉，若在關(guān)閉之后又檢測到信號，則臺燈會自動打開；紅色LED燈是臺燈工作模式指示燈，點(diǎn)亮表示臺燈處于自動模式，熄滅表示臺燈處于手動模式；光照強(qiáng)度采集模塊是對當(dāng)前環(huán)境光照強(qiáng)度進(jìn)行采集，將結(jié)果處理后傳送給PWM調(diào)光，將臺燈亮度調(diào)至合適的光照強(qiáng)度；藍(lán)牙模塊是通過手機(jī)端APP來控制臺燈。

就此設(shè)計(jì)的核心模塊來說，單片機(jī)就是設(shè)計(jì)的中心單元，所以此設(shè)計(jì)也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。藍(lán)牙智能臺燈是由硬件和軟件組成，硬件包括單片機(jī)、輸入/輸出設(shè)備、以及外圍應(yīng)用電路等組成的系統(tǒng)，軟件是各種工作程序的總稱。藍(lán)牙智能臺燈的整體框圖如圖1.1所示：圖1.1整體框圖

2硬件設(shè)計(jì)藍(lán)牙智能臺燈的硬件設(shè)計(jì)部分根據(jù)前一章節(jié)的描述，先在仿真圖中對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行模擬，模擬成功后再對實(shí)物進(jìn)行焊接與測試。仿真圖軟件使用ISIS7制作仿真圖，仿真模塊包括單片機(jī)、單片機(jī)最小系統(tǒng)、LED照明設(shè)備、模擬環(huán)境亮度變化、模擬人體檢測、自動/手動模式指示燈、按鍵控制、藍(lán)牙模塊模擬。系統(tǒng)的仿真圖如圖2.1所示：圖2.1藍(lán)牙智能臺燈仿真圖2.1STC89C52RC單片機(jī)簡介STC89C52RC是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K字節(jié)系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C52RC使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但是做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)的51單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52RC為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。該單片機(jī)是設(shè)計(jì)的核心元件，負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)的各個(gè)模塊，每個(gè)模塊連接單片機(jī)不同的引腳，使模塊之間可以協(xié)調(diào)運(yùn)作[9]。2.2單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)的最小系統(tǒng)由復(fù)位電路、電源、晶振構(gòu)成。復(fù)位電路在異常情況下可對單片機(jī)進(jìn)行重新復(fù)位，按下復(fù)位按鍵，單片機(jī)RST引腳電位變成短暫高電位，單片機(jī)收到該信號后立即復(fù)位。時(shí)鐘電路由一個(gè)12MHz晶振和兩個(gè)30pF的電容組成，產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號[10]。如圖2.2所示：圖2.2單片機(jī)最小系統(tǒng)

2.3按鍵模塊藍(lán)牙智能臺燈有三個(gè)按鍵，分別是模式切換按鍵、減少亮度按鍵和增加亮度按鍵。藍(lán)牙智能臺燈有兩種工作模式，一種是自動模式，一種是手動模式。當(dāng)處于自動模式時(shí)，模式指示燈點(diǎn)亮，此時(shí)亮度控制按鍵無效。當(dāng)按下模式切換按鍵后，模式指示燈熄滅，此時(shí)可通過亮度控制按鍵對臺燈亮度進(jìn)行控制。添加按鍵模塊是為了增加臺燈在不同環(huán)境下的可操控性，以適應(yīng)用戶的需求。硬件仿真圖如圖2.3所示：圖2.3按鍵模塊

2.4LED顯示模塊LED顯示模塊使用PWM調(diào)光技術(shù)，通過在一個(gè)周期內(nèi)調(diào)整PWM占空比來調(diào)整LED亮與滅的時(shí)間，由于周期非常短，人眼感受不到LED的閃爍，且PWM調(diào)光不會影響到白光的顏色，所以采用此方式調(diào)節(jié)LED臺燈。PWM周期設(shè)定為10ms，定時(shí)器設(shè)定為1ms，則PWM占空比有十種情況，其中當(dāng)LED點(diǎn)亮?xí)r間為0ms時(shí)，臺燈最暗，將此情況定為臺燈熄滅，當(dāng)LED點(diǎn)亮?xí)r間為9ms時(shí)，臺燈最亮，將此情況定為臺燈常亮。LED顯示模塊如圖2.4所示：圖2.4LED顯示模塊

2.5人體感應(yīng)模塊模擬人體檢測使用按鍵代替，檢測人體移動信號的原理是，當(dāng)單片機(jī)引腳收到高電平則檢測到人體移動信號，單片機(jī)引腳默認(rèn)情況下保持在高電平狀態(tài)，因此，添加反相器將電平變低，然后添加按鍵和一個(gè)電阻，當(dāng)按鍵按下時(shí)，反相器輸出一個(gè)高電平給單片機(jī)。如圖2.5所示：圖2.5人體感應(yīng)模塊2.5.1HC-SR501人體感應(yīng)模塊人體感應(yīng)模塊采用HC-SR501傳感器，該傳感器適用于多種場合的工作，可靠性高，工作電壓范圍為4.5v至20v，當(dāng)傳感器檢測到周圍有人移動時(shí)，就會發(fā)出一個(gè)高電平給單片機(jī)，之后臺燈就會被點(diǎn)亮，實(shí)物如圖2.6所示：圖2.6HC-SR501實(shí)物圖

該傳感器的靈敏度可調(diào)，以適用不同情況，排除干擾信號。該傳感器還支持接入光敏電阻，可以根據(jù)環(huán)境光的強(qiáng)弱對傳感器進(jìn)行控制，實(shí)物圖如圖2.7所示：圖2.7HC-SR501實(shí)物圖2.6光照強(qiáng)度采集模塊本模塊包含ADC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和光敏電阻模塊。2.6.1光敏電阻模塊在仿真圖中，我們使用可變電阻來代替光敏電阻模塊，光敏電阻的原理是當(dāng)光線強(qiáng)度越強(qiáng)，電阻的阻值越小，則其分配到的電壓越小，由此，可以使用可變電阻來模擬光照強(qiáng)度，如圖2.8所示：圖2.8光敏電阻模塊2.6.2ADC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊采用ADC0832，ADC0832模塊讀取的是R2的電阻值，R2與可變電阻串聯(lián)，則它們的電阻比等于電壓比，由于總電壓不變，所以當(dāng)可變電阻電壓越小，R2分配的電壓就越大，則ADC0832采集到的電壓就越大。由于單片機(jī)只能識別“0”或“1”的二進(jìn)制信號，而光敏電阻傳的是十進(jìn)制的浮點(diǎn)型信號，所以需要使用ADC0832模塊對數(shù)值進(jìn)行轉(zhuǎn)換。ADC0832的分辨率有256級，在本設(shè)計(jì)中，最大電壓為5V，則ADC0832可識別的電壓變化為5/256=0.01953125V，約為0.02V，即當(dāng)R2的電壓每變換0.02V，ADC0832就能識別到變化，并將當(dāng)前電壓值轉(zhuǎn)換后傳送給單片機(jī)。ADC0832的轉(zhuǎn)換方式是通過位轉(zhuǎn)換，數(shù)字轉(zhuǎn)換成8位二進(jìn)制，然后通過CLK時(shí)鐘讀取，一位一位傳給單片機(jī)[11]。ADC0832仿真圖如圖2.9所示：圖2.9數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊

2.7藍(lán)牙模塊藍(lán)牙模塊的控制作用和按鍵模塊的控制作用相同，采用LM03藍(lán)牙模塊，可以通過手機(jī)APP對臺燈進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。在模擬圖中由于沒有該模塊，使用畫圖簡單繪制了該模塊的型號、引腳與線路連接方式，如圖2.10所示：圖2.10藍(lán)牙模塊藍(lán)牙模塊通過單片機(jī)的串口通信實(shí)現(xiàn)對藍(lán)牙智能臺燈的遠(yuǎn)程控制，傳送格式為十六進(jìn)制，當(dāng)傳送0x10時(shí)為模式切換，傳送0x20為亮度減少，傳送0x30為亮度增加。藍(lán)牙APP采用藍(lán)牙串口APP，該APP支持市面上大部分藍(lán)牙模塊的串口通信，只需要在其鍵盤欄添加按鍵，然后設(shè)置按鍵按下時(shí)發(fā)送的信息，最后連接藍(lán)牙模塊。藍(lán)牙模塊只使用了接收數(shù)據(jù)的功能，接收到數(shù)據(jù)后，SUBF中存放接收的值，使用一個(gè)變量將值存放即可，接著通過判斷該變量的值來做相應(yīng)的動作。

3軟件設(shè)計(jì)根據(jù)硬件與相應(yīng)功能需求，編寫軟件部分，包括程序流程圖和子程序的詳細(xì)介紹，在介紹中，對于一些參數(shù)的設(shè)定也進(jìn)行了分析。3.1程序流程圖系統(tǒng)開始運(yùn)行后會進(jìn)行初始化，初始狀態(tài)設(shè)定為自動模式，然后判斷模式切換按鍵是否按下，如果按下則切換控制模式。接下來判斷當(dāng)前模式是自動模式還是手動模式，如果是手動模式，則判斷亮度減少按鍵是否按下，若按下則降低一級亮度，最多減少9個(gè)亮度等級。然后判斷亮度增加按鍵是否按下，若按下則增加一級亮度，最多增加9個(gè)亮度等級。如果是自動模式，則判斷最近1分鐘是否檢測到有人，若未檢測到人，則熄滅臺燈，否則檢測當(dāng)前環(huán)境亮度，根據(jù)環(huán)境亮度調(diào)整臺燈亮度，環(huán)境亮度越暗，臺燈亮度越亮，反之，環(huán)境亮度越亮，臺燈亮度越暗。最后判斷最近1分鐘是否檢測到有人，若未檢測到人，則熄滅臺燈，然后回到程序的開始部分。若檢測到人，則回到程序開始部分。

系統(tǒng)流程圖如圖3.1所示：圖3.1主程序流程圖

3.2模式切換控制當(dāng)模式切換按鍵或者藍(lán)牙模式切換按鍵按下時(shí)，模式指示燈就會對應(yīng)點(diǎn)亮與熄滅。若模式指示燈點(diǎn)亮，則表示當(dāng)前處于自動模式，若模式指示燈熄滅，則當(dāng)前處于手動模式。為了能夠保證按鍵按下一次，通過添加消除抖動的延時(shí)函數(shù)和按鍵釋放的語句實(shí)現(xiàn)程序只切換一次模式。3.3手動控制程序當(dāng)系統(tǒng)處于手動模式時(shí)，則判斷亮度減少按鍵或者藍(lán)牙亮度減少按鍵是否按下，若按下則降低一級亮度，最多減少9個(gè)亮度等級。然后判斷亮度增加按鍵或者藍(lán)牙亮度增加按鍵是否按下，若按下則增加一級亮度，最多增加9個(gè)亮度等級。在每次亮度等級變化后增加一定時(shí)間的延時(shí)，由于單片機(jī)處理速度非?？欤匀绻麤]有延時(shí)，則按鍵按下去后會一直修改亮度，那么就會出現(xiàn)按亮度增加按鍵后亮度會直接到達(dá)最大等級。同理，按亮度減少按鍵后臺燈會直接熄滅，所以，增加延時(shí)函數(shù)，使按鍵按下去后每隔0.3秒變化一次亮度，這樣就能夠達(dá)到我們想要的效果。

3.3ADC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換程序ADC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊有兩路模擬信號輸入端，在本設(shè)計(jì)中，只使用到了CH0輸入端，則程序需要在初始化的時(shí)候?qū)?shù)據(jù)通道進(jìn)行選擇，數(shù)據(jù)通道選擇方式如表3-1所示：表3-1ADC0832配置位輸入形式配置位選擇通道CH0CH1CH0CH1差分輸入00+-01-+單端輸入10+11+當(dāng)程序初始化時(shí)，前3個(gè)脈沖信號分別是啟動位和模擬通道選擇位，由于本設(shè)計(jì)只用到單項(xiàng)輸入，使用CH0作為輸入端，則根據(jù)表3-1，配置位為“1”“0”。ADC0832在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)是具有雙數(shù)據(jù)輸出功能的，可提供數(shù)據(jù)校驗(yàn)，若數(shù)據(jù)有誤差則不會傳送數(shù)據(jù)[12]。

3.4自動模式程序臺燈亮度的自動控制需要根據(jù)環(huán)境亮度的強(qiáng)弱來調(diào)整，為此，需要先對不同環(huán)境亮度進(jìn)行設(shè)定，設(shè)定參數(shù)來源于不同環(huán)境測試的結(jié)果。根據(jù)光敏電阻采集模塊，在不同環(huán)境亮度下，ADC0832都可以輸出一個(gè)0~255之間的結(jié)果給單片機(jī)，于是我分別去環(huán)境最暗與環(huán)境最亮的環(huán)境下測試，得出當(dāng)數(shù)值小于59時(shí)屬于非常暗的環(huán)境，此時(shí)臺燈應(yīng)最亮，當(dāng)數(shù)值大于241時(shí)屬于最亮環(huán)境，此時(shí)熄滅臺燈。由于PWM調(diào)光設(shè)定為10個(gè)亮度等級，則將59至241的區(qū)間分為8個(gè)等級，如圖3.2所示：圖3.2亮度等級劃分相鄰等級之間設(shè)有過渡區(qū)間，過渡區(qū)間中臺燈不做任何亮度變化，這樣可以避免臺燈在兩個(gè)亮度等級之間閃爍。在第一次點(diǎn)亮臺燈時(shí)需要避免臺燈AD值在空擋中導(dǎo)致無法點(diǎn)亮的問題，所以會對AD值加7，使當(dāng)AD數(shù)值在過度區(qū)間時(shí)跳到能夠點(diǎn)亮臺燈的區(qū)間。3.5人體檢測程序人體檢測模塊直接連接單片機(jī)的P2.2引腳，若檢測到人體移動，則引腳值為1，此時(shí)根據(jù)程序，需要將時(shí)間計(jì)時(shí)清零，若未檢測到人體移動的時(shí)間超過60秒，則將臺燈熄滅，計(jì)時(shí)時(shí)間賦值為60000(unsignedint的最大范圍是65535，將值固定為60000防止數(shù)值溢出)。3.6定時(shí)器程序3.6.1定時(shí)器初始化單片機(jī)定時(shí)器有4種工作方式，分別為：工作方式0是13位定時(shí)器工作模式，最多可計(jì)數(shù)范圍為0~8191。工作方式1是16位定時(shí)器工作模式，最多可計(jì)數(shù)范圍為0~65535。工作方式2是8位定時(shí)器工作模式，最多可計(jì)數(shù)范圍為0~255。工作方式3是8位定時(shí)器工作模式，最多可計(jì)數(shù)范圍為0~255。本設(shè)計(jì)需使用選用定時(shí)器0，控制時(shí)間為60s，毫秒為60000ms，根據(jù)數(shù)值范圍選擇工作方式1，設(shè)定定時(shí)時(shí)間為1ms[13]。定時(shí)器的定時(shí)和計(jì)數(shù)功能由特殊功能寄存器TMOD控制，TMOD各控制位如圖3.3所示：圖3.3TMOD控制位由于使用定時(shí)器0，則高4位全為0，C/T為0，與外部中斷無關(guān)，則GATE為0，選用工作方式1，則M1為0，M0為1，即TMOD=0x01。時(shí)間設(shè)定為1ms，初值是存放在低8位TL0與高8位TH0，定時(shí)器的時(shí)間計(jì)算方式為從初值累加到數(shù)值益處(65536)的時(shí)間，中的每累加一次為1us，1ms=1000us，則1ms初值的計(jì)算方式為：65536-1000=6453664536/256=252···24則TH0為252，TL0為24。最后打開定時(shí)器中斷與總中斷函數(shù)[14]。3.6.2中斷服務(wù)程序單片機(jī)中斷服務(wù)程序配合單片機(jī)定時(shí)器，使程序每隔1ms跳出主程序執(zhí)行中斷服務(wù)程序中的內(nèi)容。在中斷服務(wù)程序中先為定時(shí)器再次設(shè)定1ms初值，然后根據(jù)臺燈亮度等級的設(shè)定，控制臺燈亮與滅的時(shí)間。在中斷服務(wù)程序中加入60s時(shí)間計(jì)時(shí)變量，傳遞給主程序。3.7藍(lán)牙串口通信程序藍(lán)牙串口通信通過單片機(jī)RXD和TXD端口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)操作[15]。本設(shè)計(jì)中需實(shí)現(xiàn)臺燈的模式控制、亮度減少控制和亮度增加控制，則將串口數(shù)據(jù)定義如下：在手機(jī)端藍(lán)牙串口APP中，設(shè)定三個(gè)按鍵，分別對應(yīng)臺燈模式切換按鍵、亮度減少按鍵和亮度增加按鍵。在鍵盤欄中添加三個(gè)按鍵，如圖3.4所示：圖3.4按鍵添加

設(shè)置模式切換按鍵的按下消息為十六進(jìn)制的10，設(shè)置松開消息為十六進(jìn)制的11，如圖3.5所示：圖3.5模式切換按鍵設(shè)置設(shè)置亮度減少按鍵的按下消息為十六進(jìn)制的20，設(shè)置松開消息為十六進(jìn)制的21，如圖3.6所示：圖3.6亮度減少按鍵設(shè)置

設(shè)置亮度增加按鍵的按下消息為十六進(jìn)制的30，設(shè)置松開消息為十六進(jìn)制的31，如圖3.7所示：圖3.7亮度增加按鍵設(shè)置根據(jù)設(shè)置，當(dāng)串口傳送0x10時(shí)為模式切換信號，傳送0x20時(shí)為亮度減少信號，傳送0x30時(shí)為亮度增加信號。

3.8主程序主程序先對定時(shí)器初始化，接著初始化藍(lán)牙模塊定時(shí)器，點(diǎn)亮模式指示燈，則臺燈處于自動模式，獲取AD采集結(jié)果，根據(jù)結(jié)果設(shè)定亮度等級，為避免結(jié)果在空擋區(qū)間而無法點(diǎn)亮臺燈，將結(jié)果值加7，接著進(jìn)入循環(huán)檢測部分，檢測模式切換按鍵是否按下，接著判斷當(dāng)前模式，根據(jù)對應(yīng)的模式采取相應(yīng)的操作，最后是人體檢測部分，程序簡化流程圖如圖3.8所示：圖3.8簡化流程圖

4系統(tǒng)測試系統(tǒng)測試包括系統(tǒng)仿真圖測試和實(shí)物測試，每個(gè)測試環(huán)節(jié)都會先在仿真圖進(jìn)行測試，展示出仿真圖測試效果圖，然后在實(shí)物上進(jìn)行同樣的測試并展示效果圖。測試過程有文字講解，有助于更好的了解本系統(tǒng)。將hex文件導(dǎo)入單片機(jī)運(yùn)行，程序初始化后，模式指示燈被點(diǎn)亮，LED燈被點(diǎn)亮，表示系統(tǒng)已經(jīng)啟動了。如圖4.1所示：圖4.1系統(tǒng)仿真圖

實(shí)物電路板上焊接了一個(gè)DC電源接口，使用DC電源線提供電源，DC電源線是USB接口的，可以插在電腦或者充電寶上，只需要5V的直流電，就可以驅(qū)動臺燈，使用USB接口通上電后，按下自鎖開關(guān)，模式指示燈點(diǎn)亮，LED燈點(diǎn)亮，表示開機(jī)，LED燈接口采用USB接口，可以控制市面上多種USB方式供電的LED燈，大大增加了其適應(yīng)性，具體實(shí)物如圖4.2所示：圖4.2電路板實(shí)物圖

4.1仿真與實(shí)物測試4.1.1自動模式人體檢測測試當(dāng)系統(tǒng)處于自動模式時(shí)，若超過1分鐘未檢測到人體移動信號，則LED燈熄滅，具體如圖4.3所示：圖4.3自動模式未檢測到人體移動實(shí)物圖中，自動模式下超過一分鐘未檢測到人體移動信號，USB臺燈熄滅，如圖4.4所示：圖4.4實(shí)物圖自動模式未檢測到人體移動當(dāng)檢測到人體信號后，LED燈會再次點(diǎn)亮，具體如圖4.5所示：圖4.5自動模式檢測到人體移動

4.1.2自動模式調(diào)光測試自動模式下，系統(tǒng)會根據(jù)當(dāng)前環(huán)境亮度來調(diào)整LED燈的亮度，當(dāng)環(huán)境亮度較亮?xí)r，LED燈的亮度較暗，如圖4.6所示：圖4.6環(huán)境亮度94%局部放大圖如圖4.7所示：圖4.7環(huán)境亮度94%局部放大圖

當(dāng)環(huán)境亮度較暗時(shí)，LED燈的亮度較亮，如圖4.8所示：圖4.8環(huán)境亮度17%局部放大圖如圖4.9所示：圖4.9環(huán)境亮度17%局部放大圖

4.1.3手動模式測試手動模式可通過亮度增加與亮度減少按鍵對LED燈亮度進(jìn)行控制，將亮度等級調(diào)為3級，如圖4.10所示：圖4.10亮度等級為3局部放大圖如圖4.11所示：圖4.11亮度等級為3局部放大圖

將亮度等級調(diào)為8，如圖4.12所示：圖4.12亮度等級為8局部放大圖如圖4.13所示：圖4.13亮度等級為8局部放大圖

4.1.4手動模式人體檢測測試在手動模式下，系統(tǒng)若在最近1分鐘未檢測到人體移動信號，則熄滅LED燈，若想再次點(diǎn)亮LED燈，則需先檢測到人體移動信號，然后通過亮度增加按鍵或直接切換成自動模式即可，具體如圖4.14所示：圖4.14手動模式未檢測到人體移動信號實(shí)物圖中，當(dāng)人體檢測模塊超過一分鐘未檢測到人體移動的信號后，USB臺燈關(guān)閉，若想再次打開臺燈，需要通過亮度增加按鈕將臺燈點(diǎn)亮，如圖4.15所示：圖4.15實(shí)物圖手動模式未檢測到人體移動信號4.1.5藍(lán)牙控制測試藍(lán)牙控制方式與按鍵控制效果相同，包括模式切換、亮度減少和亮度增加三個(gè)藍(lán)牙按鍵，按下模式切換按鍵，將臺燈切換到手動模式，如圖4.16所示：圖4.16切換到手動模式可以看到模式指示燈已熄滅，則切換手動模式成功，如圖4.17所示：圖4.17手動模式切換成功按下亮度減少按鍵，將臺燈的亮度調(diào)節(jié)到1級，如圖4.18所示：圖4.18亮度減少到1級

可以看出，臺燈的亮度在逐漸減小，1級亮度如圖4.19所示：圖4.191級亮度按下亮度增加按鍵，將臺燈的亮度調(diào)節(jié)到8級，如圖4.20所示：圖4.20亮度增加到8級可以看出，臺燈的亮度在逐漸變大，8級亮度如圖4.21所示：圖4.218級亮度4.2實(shí)物焊接4.2.1焊接步驟實(shí)物的焊接部分說明了該設(shè)計(jì)所需要的元件清單以及在制作實(shí)物時(shí)需要注意的一些事項(xiàng)，從一個(gè)個(gè)單獨(dú)的元件到最終的作品經(jīng)歷了艱難的歷程，在這過程中多次焊接失敗，導(dǎo)致元件損壞，所以不得不準(zhǔn)備一些必要的備份元件，對于焊接技術(shù)也有了提升，最終的焊接實(shí)物也測試成功。焊接所使用的元件清單表4-1所示：

表4-1元件清單序號元件名稱數(shù)量112M晶振1個(gè)2單片機(jī)底座1個(gè)3STC89C52RC1個(gè)4電阻10K2個(gè)5電阻1K1個(gè)6電解電容10uF1個(gè)730pF獨(dú)