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智能台灯设计
摘要：电子产品-智能台灯能实现手动调节台灯的亮度，它能利用超声波传感器测量用户与台灯的距离，实现提醒用户功能；并且能实现自动检测有无人的情况下实现开启/关闭的功能，台灯采用LED节能灯，其正常工作时功率为3W，所以既实现了智能化，又节能。
关键字：智能LED台灯 超声波 智能 节能
一、 硬件电路原理分析
本作品硬件框图如下图所示（虚线部分不在PCB板内），其主要由电源电路、主控制电路、超声波发射电路、超声波接收电路、LED驱动电路组成。
1.1电源电路
电源电路如下图所示。其输入市电220V后，经变压15V后再经过方桥整流、滤波输出直流15V，然后经过7812、7912、7805稳压后分别得到电压+12V、-12V、+5V。
1.2主控制电路
主控制电路如下图所示。其主控制核心为AT89S52，及由最简单的最小系统及按键电路、ISP在线烧写电路组成。
1.3超声波发射电路
超声波发射电路如下图所示。由于超声波发射频率为40kHz,由NE555够成多谐振荡器电路产生40kHz的频率，再经非门组成的驱动电路接到超声波发射头上，大大提高了超声波发射距离。
1.4超声波接收电路
超声波接收电路如下图所示。超声波接收到40kHz后经运放TL084两级放大10000倍后一路输出到运放LM,393的3脚，经过LM393运放A的比较后，其输出一个稳定的方波，再经过NPN三极管8050后使其倒相、整压，并增大了输出电流。另一路则输入到检波二极管1N60，二极管1N60输出后经过电阻及电容组成的滤波，此时电压幅度衰减了很多，所以后级需TL084进行放大。当超声波接收是一个稳定的波形时，其TL084的8脚输出为一个稳定的电压值，当超声波接收的波形发生改变（即测量的距离发生改变）时，TL084的8脚输出会发生一个跳变，所以VR4能调节跳变的幅度，然后调节VR3设置一个比较电压，使产品能实现检测有无人自动关闭/开启台灯的功能。
1.4LED灯驱动电路
LED灯驱动电路如下图所示。PT4115是一款连续电感电流导通模式的降压恒流源，用于驱动LED。PT4115输入电压范围从6V到30V，输出电流可调，最大可达1.2A。我们采用单片机定时器的方法，使输出一个可调的PWM控制PT4115，再控制PWM的占空比，可实现LED的亮度调节，控制PWM的频率，可实现LED的闪烁。
1.5去耦电容
去耦电容如右图所示，在PCB布局中每个芯片电源旁边都接了一个104的电容，其作用是消除一些不必要的干扰，这样大大提高了电路的抗干扰性和稳定性。
二、 印刷电路板设计
根据原理图本电路可划分为电源、超声波发射、超声波接收、主控制、LED电源驱动等五部分。主委会提供的机箱外壳中，变压器放在底板的左边；电路板定位孔为4个直径3mm构成11cm*12cm纵向放置的长方形；前面板有4个按键，后面板有超声波的发射和接收头。
印刷PCB电路板
2.1电源部分
电源电路的放置主要是考虑变压器的放置有关，所以把电源放在电路板的左边，由上至下为电源输入、－12V输出、+12V输出、+5V输出。
2.2超声波发射
超声波的发射由单片机的P1.1口控制由555产生信号经反相器74LS04到超声波发射器，这部分为弱点供电部分，产生的高频信号易受到干扰，所以把它布在远离电源的右上角，也有利于超声波发射口的安装。
2.3超声波接收
超声波信号接收是通过TL084放大，一路经LM393运放比较，再经8050反相、整压输出至单片机；另一路经1N60检波衰减再经TL084放大，再经8050反相、整压输出至单片机。TL084和LM393都是±12V电源供电，所以要靠近电源。也有利于超声波接收口的安装。
2.4主控制
电路由左至右依次为接收、发射，单片机放在发射和接收的下面，按键在前面板上，按键接口应放在电路板的正下边沿，下载线接口也应放在边沿，有利于程序的烧写。
2.5 LED电源驱动
驱动电路为贴片，使用面积较小，主要受18V电源和PWM控制脚的影响，综合考虑优先PWM，所以放在单片机右边。
2.6综合线路
电源线是整个系统供电的主动脉，所以线宽为50mil，电路板采用覆铜，这样有利于提高电路的抗干扰性能。
三、 软件设计
3.1程序设计
根据技术指标的要求，本程序实现的功能包括通过按下POWER按键控制灯的开关，而且能通过（AUTO/MUNE）按键实现状态的切换，在MENU状态下，软件通过PWM模式，利用定时器0对PWM的占空比进行调节，从而可以调节台灯的亮度和闪烁，而且通过外部中断0，当超声波检测到的距离小于30CM的时候，就闪烁。在AUTO状态下，软件在MENU的基础功能下，同时检测房间有无人，通过外部中断1检测，有人时就开灯，5S后检测不到人，就关灯。
3.2程序流程图
3.2源程序
编写程序的环境采用Keil uVision2，程序烧写采用ISP在线烧写。其源程序如下：
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