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　　作品简介

　　1.创作作品背景：
　　随着科技的发展，人们的生活方式发生了很大的改变，但健康问题仍是我们关心的一个问题。据资料显示，近视仍然是影响人们生活的因素之一，如果严重的话，甚至会影响下一代。所以，保护视力已经成为一个刻不容缓的问题。针对此现象，我们分析了诸多导致近视的原因，最后我们决定制作一种集多功能为一体的台灯，以此来保护视力，让人们远离近视。

　　该智能台灯是STC15F2K61S2单片机核心板掌控整个系统。主要应用光敏电阻，湿敏电阻，蓄电池和STC15芯片上的ADC获取外部数据，通过18B20芯片获取外部温度，并且通过DAC0832

　　数字信号转模拟信号控制台灯亮度等功能，使用keil软件选用c语言编程，对各个模块分成单个文件编写。总之，此台灯可通过单片机控制光的亮度保护视力，并且显示模块可以显示时间、温度、湿度、光线强度、电量等功能，当温度高于某个特定值时，可实现报警功能提醒当事人做好安全防备。时间显示可实现闹钟功能，提示我们学习时间过长，要注意眼睛休息。电量显示可告诉我们电灯电量不足，请及时充电。并且，我们还设置了睡眠状态和定时关灯的功能，以实现节能等等。综上所述，此台灯既保护视力，又环保，集多功能为一身，从而满足人们的需求。

　　2.功能简介：
　　(1)液晶显示个性化菜单，桌面显示时间、温度、光线强度、电量、湿度。
　　(2)时间菜单下可进行时间的手动设置。
　　(3)应用菜单下具有睡眠模式和标准模式，睡眠模式下频率可设，并且台灯可进行倒计时关灯。
　　(4)环境菜单下可适时显示房间的温度、湿度和光线强度。
　　(5)出厂菜单是在用户设置出现混乱时，可进行恢复出厂设置，保证各功能的正常进行。
　　(6)设置菜单下分为温度、湿度、光线和晨光等内容，温度和湿度可以设置上下限。光线可以进行固定调节和手动调节，范围在0——255之间变化。晨光模式是根据仿生学原理设置，定时开灯时，光线不是瞬间变亮，而是要经过几分钟的时间慢慢变亮，减少了对人眼睛的刺激。
　　(7)利用湿敏电阻的功能随时显示房间内的湿度变化。
　　(8)定时菜单的作用是对台灯进行开关灯定时，此功能还可以实现闹钟功能。

　　3.作品照片：

　　此为作品的整体照片，主要是由台灯、蓄电池，单片机开发板、液晶显示屏和温度、湿度采集模块的电路板组成。其功能的实现主要靠单片机开发板上的按键来一一实现，操作简单灵活。

　　设计说明

　　1、设计总体方案
　　该产品主要运用STC15F2K61S2芯片为核心的单片机开发板为控制器，包含温度采集模块、湿度采集模块、光线强度采集模块、信息显示模块等。

　　1.1 STC15F2K61S2单片机控制模块
　　(1)单片机采用宏晶公司最新STC15系列IAP15F2K61S2芯片ISP/IAP，在系统可编程/在应用可编程，无需编程器，无需仿真器。可当仿真器使用
　　(2)增强型8051CPU，1T，单时钟/机器周期，速度比普通8051快8-12倍
　　(3)61K字节片内片内Flash程序存储器，擦写次数10万次以上
　　(4)片内大容量2048字节的SRAM
　　(5) 大容量片内EEPROM，擦写次数10万次数以上
　　(6)共8通道10位高速ADC，速度可达30万次/秒，3路PWM还可当3路D/A使用
　　(7) 共3通道捕获/比较单元(CCP/PWM/PCA)
　　(8)内部高可靠复位，8级可选复位门槛电压，彻底省掉外部复位电路
　　(9)内部高精度R/C时钟，内部时钟从5MHz～35MHz可选，相当于普通8051的60MHz～420MHz
　　(10)两组高速异步串行通信端口(可同时使用)，可在5组管脚之间进行切换，分时复用可当5组串口使用。　　

 　　1.2功能框图　　

 　　作品功能框架图

　　1.3菜单显示说明　　

 　　图一为桌面显示，主要显示时间、菜单图标、室内温度、光线强度、湿度及电量。桌面状态下，可直接对台灯进行开关和亮度调节。

　　图二为菜单显示，菜单大体分为时间设置、应用、环境、出厂、设置、定时等。可以任意对台灯的各部分功能进行设置。　　

 　　图三时间设置模块，通过开发板上的按键可以任意设置年月日，代替时钟功能。

　　图四为睡眠模式下的倒计时关灯状态，根据仿生学原理制作，容易使人进入睡眠状态。有许多技术方法可用于对生物进行催眠，包括人类。最简单的方法，也是最常用的方法就是利用钟摆的持续摆动，或者不断重复的声音，如话语、乐器的声音，或者某一固定频率的声音。如果催眠过程使用了电子装置或者存在生物和电子装置的相互作用，我们就把这项技术归类为仿生学过程。这项技术未成熟，请谨慎使用。

 　　图五为恢复出厂设置功能，当台灯桌面显示或者菜单功能出现异常时，可以进行恢复出厂设置，保证各功能可正常运行。

　　图六是光线设置功能，根据人眼对光线强度的需要可以进行光线的自动调节和手动调节。保证我们处于一个光线柔和并且不会对眼睛造成太大损害的环境下，有利于眼睛的健康。

　　图七为晨光设置，根据人机和谐的原理，模拟早上我们起床的时候眼睛对光的适应过程。当我们设置打开台灯的时候，其光线不是一下就变亮的，而是经过一个缓冲过程，在几分钟内光线缓缓变亮。不会对人的眼睛造成刺激，有利于保护眼睛健康。　　

 　　图八为台灯开灯关灯设置，可以自由设置时间，能适当的提醒我们什么时候学习什么时候休息，并且当我们忘记关灯时，也可以通过定时光灯设置保证台灯的定时熄灭。这个设置既保证了我们用眼的健康，又可以节能，益处及多。

　　1.4设置保存
　　STC15 系列单片机内部集成了大量的EEPROM，其程序空间是分开的利用ISP/IAP技术可将内部Data flash当EEPROM，擦写次数在10万次以上EEPROM可分为若干个扇区，每个扇区包含512字节。

　　我们采用0xf000扇区保存设置信息。　　

　　1.5温度、湿度及光线采集模块
　　(1)温度采集：通过18B20芯片获取外部温度，采集室内温度，此温度设有上下限，若室内温度超过某一特定数值时，会自动报警提醒主人做好安全防备。(如左图显示)　　

 　　(2) 湿度，光线采集：湿度采集是应用湿敏电阻获取外部数据，光线采集是利用光敏电阻获取外部数据。本台灯主要是应用光敏电阻，湿敏电阻，蓄电池和STC15芯片上的ADC获取外部数据，通过18B20芯片获取外部温度，并且DAC0832数字信号转模拟信号控制台灯亮度等功能。

 　　1.6显示模块设置及时钟芯片介绍
　　(1) LCD5110液晶显示屏

　　利用LCD5110液晶显示屏，其电路如下表示。　　

 　　84x48 的点阵LCD，可以显示4 行汉字。

　　采用串行接口与主处理器进行通信，接口信号线数量大幅度减少，包括电源和地在内的信号线仅有8条。支持多种串行通信协议，传输速率高达4Mbps，可全速写入显示数据，无等待时间。

　　LCD 控制器/驱动器芯片已绑定到LCD 晶片上，模块的体积很小。

　　(2)PCF8563时钟芯片
　　该台灯的时间显示是利用PCF8563时钟芯片来实现的，它是PHILIPS公司生产的低功耗COMS实时时钟芯片，芯片最大总线速度为400kbits/s,每次读写数据后，其内嵌的字地址寄存器会自动产生增量，适用范围广。

　　1.7台灯控制模块　　

 　　台灯控制电路是由DAC0832、光耦4N25、三极管组成，通过光耦、三极管控制台灯亮度。　　

 　　产品特色

　　该智能台灯以保护视力、响应节能为主要目的，充分考虑了各方面因素，集多种功能为一身。

　　其核心是单片机控制部分，通过信息显示、温度采集、湿度采集等各个小模块来实现其特殊功能。并且软件部分运用C语言编写，控制稳定，保证了各功能的正常运行。

　　对于我们的智能台灯来说，其系统灵活性强，易于操作，可靠性高，将会有更广阔的开发前景。如果运用于我们日常生活中，将对我们的工作和学习产生不可估量的影响，其积极作用是不容置疑的。并且，我们可以根据个人需要进行各种改装，以达到我们满意的结果。一个智能台灯，在某种意义上来说可以替代多种耗能家电，达到了21世纪全球号召环保节能的要求，有利于构建社会主义和谐社会。另外，此台灯还可以作为装饰品摆放在卧室，既美观又实用，既可以避免我们对眼睛的损害，又在一定程度上呵护了我们的身体健康，确实是我们生活中不可或缺的好朋友。我们运用常用的电子原件做出的台灯，具有先进性和创新性，我坚信它将会造福于人类，为我们科技的进步立下汗马功劳。

系统演示视频：http://v.eepw.com.cn/video/play/id/2285