基于mcu的智能唤醒灯设计

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1、基于MCU的智能唤醒灯设计　　摘要：本文介绍了一种基于单片机（MicroControllerUnit），结合DS12887日历时钟芯片与人体红外传感器的智能床头灯。以一种更温和，更舒适的方式准时地唤醒睡眠中的人。　　关键词：DS12887芯片；STM32F103；智能灯　　0引言　　研究表明，深度睡眠时因外界的干扰而惊醒，对记忆力、心理和精神状态都有不同程度的负面作用，因此在被闹钟吵醒的早晨仍会有疲惫的感觉。本文基于单片机设计了一种智能化、人性化的床头灯，智能模拟日出的过程，确保睡眠中的人在柔和变化的光线中自然醒来

2、。本文详细的介绍了智能唤醒灯的工作原理与软硬件设计，尝试使日常生活更加舒适，以此提高生活质量。　　1智能唤醒灯的工作原理4　　本系统采用STM32F103作为主控芯片，处理传感器与键盘采集到的信息，控制唤醒灯的亮度与液晶显示模块，其原理如图1所示。选取HC-RS501热释电红外传感器进行数据采集，将采集到的数据反馈给单片机。为了使单片机准确地获得时间信息，采用DS12887作为日历时钟芯片。使用者可以通过键盘模块来修改单片机中设定的日期时间。液晶显示模块选用0.96寸OLED显示屏，其体积小、分辨率高、价格低廉等特

3、点是本系统的最佳选择。单片机将时间信息、电池电量、唤醒时间等信息通过OLED显示屏简洁地呈现给使用者。当系统时间与设定的唤醒灯触发时间一致时，单片机控制输出占空比可调的PWM波，调节灯光的亮度，模拟日出的过程，唤醒睡眠中的人。　　2智能唤醒灯的硬件设计　　本系统将硬件电路分为多个模块，在方便调试与维护的同时，提供了使用者多样的选择。使用者可以选择性的定制智能唤醒灯的功能。　　2.1热释电红外传感器模块　　热释电红外传感器模块电路连接如图2所示。本模块安装有光敏电阻，首先检测环境的亮度来判断所需灯光的亮暗。在环境亮度

4、的基础上，对周边环境进行检测。若无人在其感应范围内，唤醒灯的唤醒功能不进行触发。若有人在其感应范围内，则输出高电平给单片机，配合定时模块达到唤醒功能。本模块同时设定有温度补偿，当夏天温度高至30度以上时，探测距离会有一定程度的缩小，温度补偿可作一定的性能补偿。本模块的功耗极低，静态电流小于50毫安。　　2.2定时模块　　定时模块由键盘与DS12887模块构成。键盘共设置有六个按键，包括方向键、确定键与返回键。使用者可以通过键盘设定唤醒灯的工作模式与时间日期设定。4　　本系统选用美国德拉斯公司的DS12887芯片作为

5、时间日期控制芯片。其具有功耗低、外接电路简单及精度高等方面的优势，在实时时钟场合中被广泛应用。该芯片采用CMOS技术制成，将晶振与外部锂电池相关电路都集中地内置于芯片之中。即使断电十几年，其数据仍是不会丢失的。该芯片所具有的闰年补偿功能也是本系统选用它的一大原因，大大的增加了系统时间日历的精确性。　　键盘共设置“向上”、“向下”、“向左”、“向右”、“确定”、“返回”六个独立按键。这边采用了独立按键，因其具有编程简单、寿命长、造价低等优点。通过按键，操作者可以对时间日期、定时信息及灯光亮暗进行控制。六个按键分别置于

6、P3口的0到5端口，STM32F103主控芯片可以随时读取时间日期模块中的信息，进行处理后将需要显示的内容传送至OLED显示屏上。　　3智能唤醒灯的软件设计　　程序开始后，先将程序初始化，再开启所有中断：若为中断1，则中断入口，使R=0，发送数据，再调用延时程序TIME0，判断R是否等于7：若不是则R+1返回发送数据，继续程序；若是则中断返回；若为中断0，则中断入口，调用延时程序TIME1，使R=7，发送数据，再调用延时程序TIME0，判断R是否等于0：若不是则R-1返回调用延时程序TIME1，继续程序；若是则中断

7、返回，程序结束。　　4应用前景　　本系统操作简单、抗干扰能力强、成本低，集时钟、万年历和定时功能于一体，且采用独立模块组成，应用场合更为广泛。基于本系统，亦可添加多种额外功能。（1）FM收音机与MP3播放功能。唤醒睡眠者的同时可以收听FM广播或者播放音乐。（2）防盗功能。人体红外传感器可以监控一定范围，安装报警装置即可有效反馈达到监控的目的。　　参考文献4　　[1]吴运昌.模拟电子线路基础[M].广州：华南理工大学出版社，2004.　　[2]阎石.数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，1997.　　[3]周

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