基于单片机的幼儿智能台灯设计

张园 尚秀妮 魏红陶 金通 徐洁娟

摘 要 本文阐述了基于AT89S52单片机控制的幼儿智能台灯设计方法，它可以对台灯的亮度和時间进行控制，为照顾幼儿提供便利，安静地入睡。在幼儿入睡之前，预先设置灯光熄灭时间，该智能台灯随着时间的推移逐渐变暗，直至在预设时间熄灭，同时响起催眠音乐，便于幼儿入睡。当幼儿夜间哭闹时，该智能台灯能够由声音触发打开，方便父母及时照顾孩子。

关键词 AT89S52 智能台灯 设计

中图分类号：TM923.44 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.06.032

Abstract This paper expounds the design method of the intelligent desk lamp based on AT89S52 MCU， which can control the brightness and time of the desk lamp， so as to provide convenience for the care of children. Quiet sleep. Before the baby fall asleep， set the lights off time， the smart table lamp with the passage of time gradually become dark， until the preset time goes out， while the hypnotic music， easy for children to sleep. When the baby crying at night， the smart desk lamp can be triggered by the sound to open， convenient for parents to take care of the child in time.

Key words AT89S52； intelligent desk lamp； design

0 引言

睡眠对于每个人来说是非常重要的，尤其是幼儿。睡眠时间的长短、睡眠质量的好坏将直接关系到幼儿的身体发育和心智发展。为了帮助幼儿入睡，改善幼儿的睡眠质量，需要营造舒适的睡眠环境，例如，柔和的光线，适宜的温度，可以更好地帮助孩子入睡。另外对于年龄较小的幼儿，轻柔的催眠曲将更好地帮助其入睡。

基于上述情况，本系统利用单片机设计了一种幼儿智能台灯，可以对台灯进行光线渐变、定时和音乐播放的控制，以更好地改善幼儿的睡眠质量。

1 系统组成

该台灯系统主要由声控电路、环境光检测电路、信号处理电路、单片机、显示屏、键盘电路、提醒电路、灯光控制和音乐播放等几个部分组成。其组成框图如图1所示。

该智能台灯实现的主要功能如下：（1）灯光亮度的渐变：为了让幼儿有一个舒适的睡眠环境，通过环境光检测电路自动调整适合用户的光线亮度，并且根据预先设置，随着时间的推移光线逐渐减弱，让孩子在合适的光线环境下进入睡眠。（2）声音触发：当幼儿在夜间惊醒哭闹时，哭声会触发声控传感器，通过音频信号的处理，自动打开该设备，便于父母夜间及时照顾幼儿。（3）音乐播放：通过在幼儿入睡时，播放一些催眠曲，让他们伴着音乐入睡。（4）时间显示与定时提醒：在幼儿时期，定时功能为父母给宝宝喂奶提供了方便；孩子长大后，该设备亦可给孩子用作学习工具。（5）自动熄灭：当用户离开设备忘记关闭时，该设备会自动熄灭，以达到节能的作用。

1.1 系统主控单元

系统主控单元采用了Atmel公司生产的新型高速、低功耗微控制器AT89S52。该单片机内部资源十分丰富，包括8192个字节的程序存储器，256个字节的数据存储器，4个8位的并行接口，1个全双工串行接口，内部带有振荡电路等。①单片机为中央处理单元，完成系统功能的控制任务：提醒电路、灯光控制、音乐播放及接收来自单片机的命令以实现灯光控制，灯光熄灭延迟时间范围为5分钟至10分钟。播放音乐时，音量可调节，可存储3首催眠歌曲。

1.2 显示模块

显示模块主要采用LM032L液晶显示屏，专门用于字母、数字和符号等，其显示字符时，由于LM032L自带内部字符发生控制器，因此可以根据LCD上显示的行列号，送入字符对应代码。②其电路如图2所示。

1.3 定时模块

系统采用Dallas公司生产的实时时钟芯片DS1302作为（上接第68页）时钟模块，该芯片具有结构简单、成本低连，在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行，可以准确的对年、月、日、星期、时、分、秒进行计时。③X1脚和X2脚外接32.768kHz晶振，构成振荡源。④RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。其连接电路如图3所示。

1.4 声控模块

声控模块的功能是检测声音信号并对其进行放大，当有幼儿的哭声时，可以利用声音信号触发单片机，从而控制灯的开关。主要由驻极体话筒、电阻、电容和LM393集成运放比较器构成，电阻R11为驻极体话筒提供工作电压，滑动电阻用来调节声控模块的灵敏度，系统采用单片机检测声控模块的输出端的电平，以获得当前声音信号的强弱，来控制智能台灯的开关。其电路如图4所示。

1.5 环境光检测模块

环境光检测的功能是检测周围环境的亮度，使单片可以通过环境的亮度决定台灯开关的状态和灯的亮度。当光敏电阻收到光照的时候，电阻减小，运放同向输入端为低电平，端口1输出为低电平；当光照较弱时，电阻增加，运放同向输入端为高电平，端口1输出为高电平。光控电路的输出信号经过电压跟随器后，将比较微弱的电流信号放大到单片机能够识别的电流，然后由运放输出端将放大后的信号传给单片机的P1.3口。其电路如图5所示。

2 结论

系统软件部分采用C语言编写，开发环境采用Keil C，利用模块化结构进行软件。经过实验验证本幼儿智能台灯系统具有软硬件设计简单，易于开发，成本较低，安全可靠，操作方便等特点，可作为产品进行开发，应用于家庭、幼儿园等场所，有较强的实用性。

基金项目：2015年江苏省大学生实践创新训练计划项目（201513112012Y）

注释

① 李朝青.单片机原理与接口技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2001.

② 邓嘉卿，金鑫.基于单片机的智能窗帘控制系统设计[J].科技创新导报，2015（10）：103-106.

③ 祝斌.51单片机LED彩灯串行控制器制作[J].科教导刊，2014（6）：205-206.

④ 张仁朝.基于AT89C52单片机控制的智能台灯设计[J].南方职业教育学刊，2011（11）：15-18.