【基于51单片机灯光调节系统的设计与实现11000字（论文）】

PAGE12基于51单片机灯光调节系统的设计与实现目录24354绪论 167001技术介绍及系统方案设计 3216911.1技术介绍 3246951.1.1红外传感技术 3204071.1.2单片机开发技术 4155021.1.3光敏传感器技术 4124091.2系统方案设计 499381.2.1主控制方案 423431.2.2光照检测方案 579321.2.3人体检测方案 5164321.2.4整体架构设计 5104782系统电路设计 7277362.1主控制器电路的设计 7166662.2光照检测电路 7240682.3人体检测电路的设计 833662.4灯光电路的设计 9101842.5按键电路的设计 9293712.6障碍物检测电路的设计 9185712.7报警提示电路的设计 10198582.8红外遥控电路的设计 10275882.9指示灯电路的设计 1118653系统程序设计 1362963.1主程序设计 1398623.2按键扫描程序设计 14119963.3人体检测程序设计 14226323.4LED调光程序设计 15187694系统软件仿真 17200604.1Proteus仿真软件简介 1757794.2手动模式仿真 17235104.3自动模式仿真 1816724.4呼吸灯模式仿真 19231565硬件制作与调试 20226195.1硬件制作 20206295.2硬件调试 20136405.2.1手动模式上电测试 20300725.2.2自动模式上电测试 2199205.2.3呼吸灯模式上电测试 2218253结论 2427309参考文献 26绪论随着人们整体生活条件不断地变好，科技领域探究速度不断地加快，市场也在不断的变化，顶尖科技的逐渐民用化使得产品发展的新趋势开始向着智能化发展。随着科技在控制理论和智能化方面不断地突破，人们日常生活中使用的物品开始变得智能化，作为日常使用的灯也要追上科技发展的步伐走向智能化。智能家居按照发展的先后顺序分为三个阶段：首先是每个人家庭设备在电气化方面提高，在这个阶段主要是单独电器的大规模使用，家庭用电设备之间没有联系，每一个设备都是单独运行的。第二个阶段是家用电器的自动化。在这个阶段是面向用户使用体验的阶段，小部分家用电器设备具有了网络连接功能和简单的基础设定等功能，这些功能主要是为了人们可以更加方便地使用家用电器，还可以小幅度的提高人们的使用体验。最后一个阶段是全部家用电器的智能化，智能化系统设计面向的是家用电器整体。智能化系统需要通过WIFI或其他网络连接方式来把家庭住宅里面的各种家用电器相互连接，不仅仅需要每一个家用电器自己单独运行，同时也需要做到两个或者多个家用电器一起联动运行。当所有家用电器和辅助装置都接入到同一个网络中时，可以进行远程控制多个设备联动或者某一个单独的设备运转，该网络需要保证各个家电设备可以与住宅环境协调运转从而安全、稳定、方便快捷地提供各项服务，营造出智能化的居住空间。照明灯作为每个家庭必须使用的家电，在智能家居产品种类中占比逐年上升，智能灯率先开始进入住宅智能化领域。目前传统开关方式的灯依旧在家用照明市场占大部分的份额，但是随着现代科学技术的发展和智能化家电的普及以及人们的需求变化，传统的灯已经察觉到有被新产品更新换代的趋势，不仅仅照明灯是这样，其他的家用电器也一样。当然智能化的灯有许多的优势，电器智能化不仅仅可以更加省电的同时也有利于人类社会的可持续发展；另一方面照明的智能化可以使得人们在灯光下看得更加清楚，也可以让人们控制灯光亮度更加的方便、快捷和简单。相信在不久的将来，智能灯将会大规模取代目前传统按键控制的照明器件，从而成为照明行业市场占有率最高的主流产品。目前市面上已经出现了很多智能家电，例如智能电冰箱，相较于传统电冰箱而言，不仅仅解决了很多传统电冰箱的使用痛点如容易结冰、不能分区控制温度等，而且添加了很多新的功能例如联网控制，人们可以远程控制冰箱各个区域的温度，也可以让冰箱自己进行控制使得冰箱内的食物储存状态更好时间更久。智能灯相较于传统灯来说不仅仅需要解决目前使用出现的问题，同时需要对于灯来进行智能化的升级，跟随时代的进步。中国在智能灯领域相比较其他国家而言，发展的时间远远不及其他发达国家，直到上个世纪末期中国才开始了解其他发达国家的智能家居概念。上个世纪九十年代末，中国在首都建设了一个智能小区作为试点，这个试点为中国智能家居的发展打下了坚实的基础，为后续的智能灯发展埋下了种子。截至目前中国在探索智能家居行业并且有智能灯产品的公司已经达到了三位数，主要分布在中国的一线城市和新一线城市。虽然大部分公司市值很小，产品线并不丰富，但是在创新上投入了大量的资金。虽然现在还没有一个公司的产品占领了大量市场，不过却出现了很多家居行业的龙头进入，如海尔、格力、美的和小米等。它们的产品线更加丰富，多种产品的功能也比较繁多，人机交互体验也很棒。不过这些行业龙头做出来的产品和国外的智能产品相似，主要面向的是年轻客户或者是对于生活要求高的客户，由于目前的产品价格高昂，所以用户数量并不多，离传统的消费者还有距离。现在智能灯这一领域代表产品主要有小米公司的Yeelight，这是一款采用网络连接的智能灯，该智能灯通过局域网来进行灯光亮度调节和开关，但是其零售价格达到了100元以上。和传统灯相比没有价格优势，但是依旧受到了消费者的喜爱和购买，可见智能灯的消费前景广阔。发达国家在智能家居行业中一直处于一个领先的地位并且拥有着领先的技术，国外智能家居行业已经发展了多年，逐渐形成了行业的标准规范。20世纪80年代一种智能化的新型建筑率先在美国建造成功，与此同时电子工业协会制定了第一个智能家用电器的电气设计标准；21世纪初IET国际现场总线标准研究大会将其进行了提名并被列入国际标准；美国为首的发达国家率先进行智能家居试探性的使用，之后提出了多种不同的智能家居未来的发展规划。目前国外的智能照明灯接口标准虽然可以统一，但是没有一个统一的连接方式与协议，不同公司的产品也不能相互连接配套使用，而且售价依旧高昂，对于消费者来说依旧难以负担。总之，中国在智能灯领域发展时间短暂，产品质量水平差距大。不过中国的人口基数大，因为具有庞大的消费的潜力，所以能够促进智能家居行业的发展，相信在未来智能家居可以在中国急速发展，中国将会成为行业领军的角色。基于此，本次设计的是一个以STC89C51单片机为控制核心的多功能智能LED台灯。硬件设计部分有单片机控制模块、按键模块、照明模块、光敏模块、LED指示模块、遥控模块。控制芯片选用STC89C51，LED指示模块分别选用红、黄、绿三种颜色的小LED来指示台灯的手动、自动、呼吸三种工作模式，台灯上有三个按键，第一个按键能改变台灯工作模式，其余两个按键能实现台灯灯光的亮度调节，亮度一共有10个档位。照明模块上用的是12个高亮度白光LED灯，背部有一个光敏电阻来采集周围环境光照信息，使用ADC0809转换器实现对信号的转换，用PWM调光技术实现亮度的调节，台灯也可以用红外遥控器上“1”，“2”，“3”按钮控制台灯工作模式的转变，“+”和“-”用来控制台灯手动模式下灯光的亮度。有了框架之后，分别对系统各个功能进行了软件功能设计，完成各部分功能代码之后进行组合。最终将硬件和软件进行组合，对系统进行各项测试，按照设计好的功能逻辑关系，对系统进行总体测试，实现了设计。1技术介绍及系统方案设计1.1技术介绍1.1.1红外传感技术红外传感技术的原理是运用红外成像，以红外线为物理基础的技术为红外成像技术。泛指在光子或者电磁波中产生的波长0.78-1000um的一种波段通常被称作红外线，有时候还叫做“红外辐射”。通过一种黑体辐射理论证明，只要一个物体的温度超过了绝对的零度，那么一个物体就有机会源源不断地从内部向外传递发出光谱。红外线的频段很宽，根据它们的波长区域范围大致可以划分为：近红外线（0.7~2μm），中红外线（3~5μm）和远红外线（8~14μm）。由于发射该四个不同频段的大气红外线各自分别具有不同的大气物理学和大气化学物理特性，因而又被人们称为红外线的大气窗口。其中，中波远红外线和长波远红外线对于检测大气中的热可以检测具有很好的耐热穿透性，因此绝大多数的红外辐射检测在元器件中都是直接同时采用这两个不同频率的检测波段。红外热释电传感器的工作原理：该红外传感器是基于热电效应原理，红外热释电传感器内部的热电元是由能够产生高热电系数的铁、钛、酸、铅、汞、陶瓷、和钽、酸、锂、硫酸三甘铁等元素结合滤光镜镜片的窗口组成，其极化是随着内部温度的增加而发生移动。截至目前，红外传感器在世界上已经发展得越来越来繁多，这些红外传感器的功能和应用也有很大的区别。但是根据它们的工作原理，主要分为红外光子特侧器、热检测器和红外焦平面三种。热检测器的主要部件是热敏电阻。高温差的电偶和电堆。热释电技术等种类，本论文采用的是热释电传感器。如图1-1为红外热释电功能图，图1-2为红外热释电实物图。图1-1红外热释电功能图图1-2红外热释电实物图1.1.2单片机开发技术单片机系统开发的软件技术：一块具有单片的主机本身就是一块主机芯片，单片机的软件开发技术一般是在一块具有单片的主机开发芯片的技术基础上通过扩展其他外围控制电路或外围控制芯片所得而组成的一种可能具有一定技术应用与控制功能的通用计算机软件系统。单片机的产品类型虽然有很多个，但在世界我国目前已经使用较为广泛的一种就是美国因特尔公司自主生产的MCS-51单片机产品系列。MCS-51是在上世纪80年代早期慢慢地开始发展了应用起来的，虽然它也是采用8位的数控单片机，但其实际工作功效相对较以往的8位单片式电机并没有很大的幅度提升。除此之外，它还同样可以具有软件产品品种全、兼容性强、软硬件基本信息以及资料丰富等多大优势，正因如此它的技术应用领域才因此得以更为广泛，直到现在51单片机产品系列仍然一直保持不失为国内单片机的技术领先者和市场主流。1.1.3光敏传感器技术目前市上最常用的光敏传感器之就是光敏传感器一，它们的产品种类十分丰富，产品主要有：光电管、光电光敏倍增二极管、光敏二极电阻、光敏三极光电管、太阳能发光电池、红外传感器、紫外传感器、光纤式光电传感器、色彩传感器、CCD和CMOS图像传感器等。目前产量最多、应用最广泛的传感器主要是光传感器，在有关自动化控制及非电量电测技术中光传感器都具备很重要的作用。目前来说最简单的光敏传感器就是光敏电阻，光敏电阻的主要工作原理就是发出电流的方式是当光子被冲击到相同的接合点处。传感器的应用研究不仅仅只是需要局限于直接对光的转移检测，它本身还有一个特殊的检测功能那就是可以利用光子传感器将光作为一种转移检测控制零件，这些零件进行组装和帮忙设计另外的激光类型的传感器，这样就对很多非特殊电量的光都进行了转换检量，只是需要你把这些非特定电量的转移添加到光检测信号中可能发生的电量变化之上即可完全简单地用来实现检测工作。1.2系统方案设计1.2.1主控制方案主控制器芯片应用STC89C51实现系统功能。目前市场上的单片机厂商和型号非常多，其中用的比较广泛的是以8051内核扩展出来的单片机，不同的国家有不同的厂商生产各种单片机，比如说AT、STC、Intel等，这足以见识到单片机的应用地位。STC89C51使用非常常见，它与其他同为51内核的单片机有很好的兼容性，比如说当前51单片机资料非常丰富，像书上或者教学视频上的程序再该单片机上都能运行，具有很好的兼容性。其次该单片机比较简单，只有最常见的40个引脚和4组I/O口，学习资源非常丰富，再加上性价比很高，该单片机为核心的开发板价格平民，所以非常适合新手单片机入门，不管是什么厂商生产的什么型号的单片机，只要会熟练操作一种51内核单片机，其他的都不会有问题，归根结底对其的操作都是通过用户编码控制的，最后，单片机代码信息封装好，因为其加密算法的缘故能很好地保护知识产权。从成本上、操作难度上并结合目前现状本次设计选择了这种主控制器。1.2.2光照检测方案该方案通过光敏电阻来实现，光敏电阻常见的生产制作材料为硫化镉，因为制作材料的特性，用其能实现对周围环境光照的采集。光敏传感器也属于电阻，传感器的阻值因为制作材料的特性可以随着光照强度大小变化。传感器应用光电效应实现对光照的采集。如果光照强度变大，则传感器的阻值就降低，光照强度变大的速度越快，传感器的阻值降低的也越快。如果传感器所处环境无光照，传感器成高阻态，阻值可以达到1.5MΩ。1.2.3人体检测方案通过人体检测方案实现台灯自动工作模式下人走灯灭、检测到人开灯的功能。该方案用热释电红外传感器实现。其原理为人和动物会散发出红外线信号，而这些信号能被该传感器收集，然后转变成电信号输出，再经过将信号放大处理并通过其他元器件识别达到无接触检测目的。整个识别模块上有个白色外壳，因其组成材料与外观结构的特性能提高识别能力。1.2.4整体架构设计整个系统分为光照收集、人体检测、灯光、按键、指示灯、坐姿报警、红外遥控模块。主控制器将数据采集部分和控制功能部分进行连接，对得到的数据值进行处理分析，按照处理结果控制功能部分，实现系统的逻辑功能。数据采集部分负责获取需要采集的数据。控制功能部分完成对应的控制操作，实现对数据的控制。系统在自动模式下，该系统使用传感器来检测人的信号。光敏电阻感测环境亮度。只有人靠近，如果亮度不够，则开启灯光。如果此人暂时离开了，灯光自动关闭。或者亮度够亮，灯光也会自动关闭。在手动操作下，能够应用红外遥控对灯光进行操作。在呼吸灯模式下，灯光可以自动形成呼吸灯模式点亮。如果红外传感器检测范围内有障碍物即坐姿不正，就通过蜂鸣器报警提示。如图1-3所示。图1-3系统结构框图2系统电路设计2.1主控制器电路的设计STC89C51单片机是以8051作为内核芯片的STC公司生产的一款产品，属于比较常见的一种。这款单片机外部具有40个引脚，分别有编程控制引脚、电源和时钟引脚和4组I/O口引脚，每一组I/O口具有8个引脚。I/O口用来与外部设备相连接实现信号传输，这种传输方式是双方都能同时进行的并且用户能自行控制。单片机最小系统电路如图2-1所示。图2-1单片机最小系统电路在该图中能看到单片机中所有的引脚和部分引脚的使用情况，另外能了解到单片机最小系统的组成电路。晶振电路在单片机中是普遍存在的，是非常重要的部分，相当于单片机的心脏，离开了它，等于没有了心脏起跳，单片机根本无法正常运行。因为晶振电路是接X1、X2脚，接上后会产生时钟，单片机只有这样才会正常运转起来。复位电路顾名思义作用就是复位，就像电脑、手机等电子设备的重启按键一样，当出现了死机、软件代码烧写失败、外界干扰等不可控制的情况出现时，用户想让整个系统从头开始运行回到最初的状态，按下复位按键就能让整个单片机系统内部程序重新执行。复位电路接第9个引脚RST，要想实现复位，只需使这个引脚保持一个持续2us的高电平即可，在给单片机上电后，复位电路因为有C3电容的缘故一段时间后9脚会有一段时间高电平输出而复位，这种方式为上电复位，还有另一种复位方式为按键复位。2.2光照检测电路光照检测即“光照强度测量”并通过ADC0809把信号转变成单片机能接受的信号，也可以理解成“光照传感器”。基础元器件选用光敏电阻，用它的特性来采集周边环境光照信息，光敏电阻一端接电源并和103电阻串联，C4电容用来滤波，电路输出端接上ADC0809的26引脚，当光敏电阻周围环境光线强时，它阻值会降低，相应的电路输出电压值就会变大，信号经过ADC0809转变后的数字量也会变大，光线弱时也一样，是这样来实现光照检测的。电路图如图2-2所示。图2-2光照检测电路图2.3人体检测电路的设计该部分电路能实现人体的感应，人体感应模块用的型号为HC-SR501，因其进口材料、工作电压、灵敏度等方面表现出色被广泛应用在自动检测产品中，该模块相当于热释电红外传感器。该模块能自动感应，当检测范围内出现人体时，就会输出高电平，当检测范围内人体不存在的时候，模块自动延时关闭高电平，这种输出信号方式可以自行跳线选择，即检即不可重复触发方式，另一种为输出高电平后，在延时时间内，检测范围内一直能检测到活动物体，输出就一直保持高电平一直持续到人离开检测范围，然后输出变成低电平，这种是可重复触发方式。根据需要也能设置当白天或者光线强情况时不自动检测，也具有温度补偿特性，也就是说在温度比较高的环境下，该模块的探测范围会变得小一些，模块特性很多。感应模块输出的电平信号经过三极管驱动电路能将信号放大，然后在单片机中处理，电路如图2-3所示。图2-3人体检测电路图2.4灯光电路的设计灯光电路需要设计驱动电路，选择PNP三极管驱动这组灯光，通过单片机的P1.3进行控制，单片机P1.3输出低电平的时候，三极管Q1导通，灯光亮，单片机输出高电平时候，三极管Q1断开，灯不亮。在设计时配合软件的PWM波控制，就可以对灯光实现亮度控制的效果。如图2-4所示。图2-4单片机灯光电路图2.5按键电路的设计按键的目的就是控制单片机上接按键电路的引脚输出高低电平来对单片机进行控制，将按键K1、K2、K3分别和单片机的P1.5、P1.6、P1.7连接，分别对三个按键的信号进行扫描识别，K1、K2、K3作用分别是模式切换、亮度加、亮度减。按键电路如图2-5所示。图2-5按键电路2.6障碍物检测电路的设计红外接近传感器能够检测灯光附近是否有障碍物的存在，能实现障碍物检测功能。原理如下：传感器发射红外光后，经过前方反射红外光，传感器接收到反射后的红外光就实现了障碍物检测，因此传感器包括红外线发射端和红外线接收端，通电后红外线发射端发出红外光，遇到障碍物就会反射红外光，红外线接收端就会收到反射后的红外光，表示检测到障碍物。通过这样的方式就实现了障碍物检测功能。单片机通过P3.6采集红外接近传感器输出的信号。按键电路如图2-6所示。图2-6障碍物检测电路2.7报警提示电路的设计设计该电路是为了提醒台灯前人坐姿不正或者是睡着了时来提醒一下，主要器件是蜂鸣器，外加了一个驱动电路控制，报警提示电路如图2-7所示。图2-7报警提示电路2.8红外遥控电路的设计在目前很多电器产品中，红外遥控技术因其便于控制的特性而被广泛使用，该技术能实现远程操控，分为发射和接收两部分，通过调制后的红外线通信。不过由于光线的直线传播，遥控器即发射端只能对准接收端才能有预期的效果并且对距离也有要求，所以说该技术还有改进的空间。红外线首先要进过编码再经过发射二极管发射出去，接收端接收后要对信号进行放大、滤波、整型、解调处理才能传到单片机解码。编码芯片用hs5104。红外遥控器上键盘输入模块中的三个按键用于控制台灯的三种工作模式，按键1控制台灯进入手动调光模式，按键2控制台灯进入自动调光模式，按键3则是呼吸模式的按钮。红外遥控接收电路如图2-8所示，通过单片机P3.2控制接收红外信号。图2-8红外遥控电路图2.9指示灯电路的设计设计这一部分是为了让智能灯不同的工作模式能用一种方式显示出来，通过LED指示灯就能清楚的知道智能灯当前处于什么样的工作状态。LED是通过正负点击实现发光，内部包括了镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）材料，通电之后，电子和空穴相遇，就得到了光，电路设计简单，单片机控制起来方便。不同发光颜色的发光二极管所使用的材料不同，但是原理是一样的。系统在手动模式下，单片机通过P2.2控制D1亮。系统在自动模式下，单片机通过P2.4控制D2亮。系统在呼吸灯模式下，单片机通过P2.2控制D3亮。指示灯电路如图2-9所示。图2-9指示灯电路图2-10整体电路原理图3系统程序设计3.1主程序设计系统首先对光照采集控制、人体检测控制、红外遥控控制、按键控制、灯光控制、指示灯控制、障碍物检测控制、声音报警控制接口进行初始化。系统在自动模式下，该系统使用传感器来检测人的信号。光敏电阻感测环境亮度。当光强足够大时，打开开关；若没有足够大的光强度时，通过红外线感应是否有行人接近。如果有，则关闭电源或停止照明。如无行人，则继续工作。系统采用51单片机作为核心控制器。系统具有以下特点：可与手机等移动设备连接并实现远程无线操控，同时能接收和处理来自不同终端的信息。在手动操作下，能够应用红外遥控对灯光进行操作。在呼吸灯模式下，灯光可以自动形成呼吸灯模式点亮。如果红外传感器检测范围内有障碍物，则进行声音报警提示。见图3-1主程序设计流程图。图3-1主程序设计流程图用户使用该系统后，可以根据需要选择关闭或开启灯光功能。在光线不足或者环境比较昏暗的情况下，可以利用语音控制来辅助灯光调节，从而提高了照明效果。此外，还设计有红外线传感器用于探测前方是否有人，若有人就会启动语音播报程序以提醒周围人注意安全。另外，在夜间时也可以通过语音控制使LED灯光闪烁。3.2按键扫描程序设计通常的按键是通过弹片到触点的接触，将信号进行传递，这种被称为机械弹性开关，按键动作执行时，按键的连通并不会立马稳定，断开也是一样，这种是抖动现象，软件设计流程如图3-2所示。图3-2按键设计流程图3.3人体检测程序设计单片机根据红外传感器采集的信号来判断有没有人，设计流程如图3-3所示。图3-3单人体检测设计流程图3.4LED调光程序设计LED调光可以对灯光亮度进行调节。通过PWM波实现对灯光亮度的调节。PWM波能够实现对电压的大小控制，通过不同频率的波形实现对负载不同电压的加载，进而达到灯光亮度控制效果。在软件设计中应用定时器设置不同的频率数据，对PWM波的占空比进行调节，完成电压调节的作用，实现LED亮度的控制。LED调光流程图如图3-4所示。图3-4LED调光流程图4系统软件仿真4.1Proteus仿真软件简介Proteus作为仿真、设计工具这是单片机工程师必学的，它支持很多仿真电路。对于没有条件的情况下，可以借助这款软件对电路和单片机相关设计进行学习，通过在仿真中进行模拟，可以更方便的多学习单片机等相关理论知识。Proteus能结合相应的代码编程开发工具实现联合调试，也就是说通过它既能验证代码是不是正确又可以检测电路的连通性和正确性。通过Proteus仿真软件能很好的解决这些问题，器绘图功能与Protel相同，并动态地模仿Proteus开发硬件的KEIL软件。Proteus是在ProteusISIS环境中开发的。ISIS编辑环境具有人机友好界面，设计具有强大的能力。操作模式则是，启动“ProteusISIS”项目包括进入“ProteusISIS”的编辑环境。这个项目开发的软件使用的龙骨可以与Proteus调试。这是一个程序，调试和调试单个软件，可以调试单独的子程序，也可以与模拟硬件电路调试相结合。为了满足设计要求，需要在自动和手动模式下，通过脉宽调节下实现多功能智能灯不同亮度控制，在自动模式下自适应外界光度，改变光敏电阻中的光强度，观察亮度的变化；当智能灯处于手动挡时，手动按键增加或者减少键观察亮度能够进行相应的增加和降低。图4-1仿真界面4.2手动模式仿真仿真启动后，在手动模式下，可以通过红外遥控手动控制灯光的开与关。手动模式仿真测试如图4-2所示，通过add按键可以增强灯光亮度，通过sub按键可以降低灯光亮度。图4-2手动模式仿真测试4.3自动模式仿真系统在自动模式下，该系统使用传感器来检测人的信号。光敏电阻感测环境亮度。只要有人靠近，如果亮度不够，则开启灯光。如果此人暂时离开了，灯光自动关闭。或者亮度够亮，灯光也会自动关闭。自动模式仿真测试如4-3所示，此时自动模式指示灯亮，通过调节光敏电阻GUANGMIN模拟光照变化，调节灯光亮度。图4-3自动模式仿真4.4呼吸灯模式仿真在呼吸灯模式下，灯光可以自动形成呼吸灯模式点亮。呼吸灯模式仿真测试如图4-4所示，此时呼吸灯模式指示灯亮。图4-4自动模式仿真5硬件制作与调试5.1硬件制作在进行实物焊接制作前，需要先按照电路图置办所有的器件以及相关工具。相关工具包括烙铁、万用表、焊锡丝、飞线等工具。按照电路图的设计，先进行电源接口电路的焊接，因为电源是其他电路部分必须的部分，只有有了电源才可以进行测试。之后进行单片机系统电路的焊接，其他部分需要通过单片机进行控制，所以有了单片机这部分才可以测试其他功能，在制作好单片机部分后，要进行检测，保证这部分电路没有问题，才可以进行接下来电路的制作，在检测时首先要检测电源，即用万用表判断电源是否有短接现象。进行其他电路功能部分焊接的时候，检测完一个功能电路之后，就要结合单片机系统进行测试，测试是否有短路，测试电压是否正确，测试功能是否正确。最终完成实物的焊接制作，即可进行系统各项功能的测试。实物组装图如图5-1所示。图5-1实物组装图5.2硬件调试5.2.1手动模式上电测试上电测试时必须保证系统电源没有短路的情况，如果出现短路，系统的很多器件都可能被烧坏，甚至整个系统都要从新制作。使用万用表测试系统是否短路，在上电之前保证系统没有短接，系统供电开关打开后指示灯是否亮起，如果没有亮起，马上关闭电源，进行测量。如果电源指示灯正常，观察灯光显示状态，一步步观察各个功能状态，都没什么问题后，然后就可以验证系统各个功能是否达到最终的要求。系统供电开关打开之前，一定要确保没有短接，并且电路板底部和周围不能有导电物体，否则很可能会影响电路板线路的连接，严重的话可能导致烧坏器件。电源开关打开后，就可以对系统的各项功能进行测试。上电测试启动后，在手动模式下，可以通过红外遥控手动控制灯光的开与关。手动模式上电测试如图5-2所示，通过add按键可以增强灯光亮度，通过sub按键可以降低灯光亮度。图5-2手动模式上电测试5.2.2自动模式上电测试系统在自动模式下，该系统使用传感器来检测人的信号。光敏电阻感测环境亮度。只要有人靠近，如果亮度不够，则开启灯光。如果此人暂时离开了，灯光自动关闭。或者亮度够亮，灯光也会自动关闭。自动模式上电测试如图5-3所示，此时自动模式指示灯亮，通过调节光敏电阻模拟光照变化，调节灯光亮度。图5-3自动模式上电测试5.2.3呼吸灯模式上电测试在呼吸灯模式下，灯光可以自动进入呼吸灯模式运行。呼吸灯模式上电测试如图5-4、图5-5所示，分别表示呼吸灯的临界情况，此时呼吸灯模式指示灯亮。图5-4呼吸灯模式上电测试图5-5呼吸灯模式上电测试结论本次毕业设计我的课题为基于51单片机的智能调光灯设计。首先对系统相关的产品进行分析，了解当前相关技术方案，分析各大技术方案的优势，了解相关产品的功能，设计系统的功能，完善系统的性能。对整个论文的设计思路进行整理。然后详细设计系统功能，将各个功能的逻辑关系进行分析，绘制出系统结构框图，阐述系统运行的功能关系，对主要功能的核心器件进行方案选择，确定核心器件的具体型号，从功能、稳定性、成本、技术角度确定方案。之后对系统进行电路设计，有了各个功能核心器件，就可以对核心器件的设计技术文档进行解读，分析电路设计原理，完成系统各个功能的电路原理图，并对电路原理图进行分析，按照系统逻辑功能关系，完成系统整体电路图。对智能调光灯系统软件代码进行编写，按照设计的电路完成各个功能的代码设计，有了框架之后，分别对系统各个功能进行软件功能设计，完成各部分功能代码之后进行组合。最终将硬件和软件进行组合，对系统进行各项测试，按照设计好的功能逻辑关系，对系统进行测试，调试好了所有功能。论文的写作到实物的制作花费了较长一段时间，在这段期间，我查找了很多资料，在这过程中也是学习到了很多以前没有了解到的知识。因为我要完成一个实物的制作，这是一个实践的过程，在这个过程中，我清楚的发现了我知识储备的不足、不能将书本上的理论知识运用到实践中来，碰到这种情况，我只能更加努力。于是我开始不断地查阅资料并且在网上购买元器件自己动手实践，刚开始碰到了很多的问题，也想过放弃，但是再经过老师的耐心指导后，我坚持了下来，最终经过了我的不断努力我实现了我的设计方案，做出来了成品，真的是满满的成就感。在这过程中我总结了以下几点经验：进行硬件电路设计时，要考虑实际应用情况，比如电源要加入开关，还需要有指示灯，考虑实际应用情况，所以在生活中要多多观察一些产品的功能，多站在用户的角度设计系统功能，让用户使用起来更加方便。在进行软件设计时需要考虑到后期的调试，毕竟软件是不可见的，需要加入便于调试的功能，比如串口调试打印信息，这样在系统软件出现问题的情况下，可以借助打印信息了解系统的BUG信息，可以更快的进行调试，解决软件问题。在进行实物制作时，一定要有顺序，不能随便焊接，通过多次的焊接制作，明白了要先焊接制作电源，因为电源是其他模块验证的必要条件，其他功能模块需要按照功能验证的顺序，一步一步制作，按照先后条件去制作。最重要的一点就是不可以一次性全部焊接制作完成，要制作一个功能模块调试一个功能模块，这样可以更方便的处理焊接出现的问题，否则很难查找到原因。经过了这次毕业设计的制作，我能清楚的感觉到我的动手能力、将理论知识运用到实际设计中的能力提高了，并且对51系列单片机有了更深层次的理解，单片机C语言编程能力也提高了不少，这些都是我做完毕业设计成品后的收获，感觉真的很不错，希望我在以后的工作学习生涯中能继续以现在的状态前行。参考文献[1]李冶,刘宾坤,吉庆辉,陈昱行,黄浚恒.基于自动控制的教室智能灯设计[J].电子制作,2021,(2