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基于单片机的多功能智能台灯系统设计 附程序

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楼主
ID:1173260 发表于 2026-6-12 16:22 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
主要内容:传统台灯仅具备基础照明功能,无法兼顾用眼健康、智能管控与多样化使用需求本设计以单片机为核心主控单元,融合传感器检测、按键控制、显示与声光报警技术开发一款集人体检测、距离监测、环境光自适应调光、多模式切换于一体的多功能智台灯系统。系统可实现有人检测、近距离护眼报警、多档位亮度调节、本地按键控制功能,兼顾实用性、智能化与护眼特性,同时完成硬件电路搭建、软件程序编写、实调试与整体功能验证,打造低成本、易实现、稳定性强的嵌入式智能照明设备。。基本要求：1·搭载红外传感器识别人体存在,配合超声波传感器实时检测人与台灯距离,距离过时蜂鸣器触发报警,实现护眼提醒。。2.设置多档位工作模式,通过实体按键完成智能模式、按键模式两种模式自由切换。3.智能模式下，结合光敏电阻采集环境光照强度，自动划分低、中、高三档亮度并自应调光;红外检测无人时,台灯自动熄灭。4,按键模式下,通过独立按键手动切换灯光亮度档位。5·配备显示屏,实时展示系统工作模式、灯光亮度、检测距离等运行状态数据。

  1. #include <reg52.h>
  2. #include <intrins.h>


  5. // ===================== 引脚定义（保持与你的原理图一致）=====================
  6. sbit echo = P2^3;   // 超声波 Echo
  7. sbit trig = P2^4;   // 超声波 Trig
  8. sbit led1 = P1^4;   // 自动模式指示灯
  9. sbit led2 = P1^6;   // 手动模式指示灯
  10. sbit LED_1 = P2^0;  // 远光灯
  11. sbit LED_2 = P2^1;  // 近光灯


  14. sbit key1 = P3^2;   // 设置
  15. sbit key2 = P3^3;   // 增加
  16. sbit key3 = P3^4;   // 减小
  17. sbit key4 = P3^5;   // 手动/自动
  18. sbit key5 = P3^6;   // 手动远光/近光切换
  19. sbit key6 = P3^7;   // 手动关灯


  22. // ===================== LCD1602 驱动（直接写在文件中，避免外部头文件）=====================
  23. #define LCD_DATA P0
  24. sbit LCD_RS = P2^5;
  25. sbit LCD_RW = P2^6;
  26. sbit LCD_EN = P2^7;


  29. void LCD1602_WriteCmd(unsigned char cmd) {
  30.     LCD_RS = 0; LCD_RW = 0;
  31.     LCD_DATA = cmd;
  32.     LCD_EN = 1; _nop_(); _nop_(); LCD_EN = 0;
  33.     for(unsigned char i=0; i<5; i++);  // 短暂延时
  34. }
  35. void LCD1602_WriteData(unsigned char dat) {
  36.     LCD_RS = 1; LCD_RW = 0;
  37.     LCD_DATA = dat;
  38.     LCD_EN = 1; _nop_(); _nop_(); LCD_EN = 0;
  39.     for(unsigned char i=0; i<5; i++);
  40. }
  41. void LCD1602_Init(void) {
  42.     LCD1602_WriteCmd(0x38);
  43.     LCD1602_WriteCmd(0x0C);
  44.     LCD1602_WriteCmd(0x06);
  45.     LCD1602_WriteCmd(0x01);
  46.     for(unsigned int i=0; i<1000; i++); // 等待清屏完成
  47. }
  48. void LCD1602_ShowString(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str) {
  49.     unsigned char addr = y ? (0xC0 + x) : (0x80 + x);
  50.     LCD1602_WriteCmd(addr);
  51.     while(*str) LCD1602_WriteData(*str++);
  52. }
  53. // 写一个字符到指定位置
  54. void LCD1602_WriteChar(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char ch) {
  55.     unsigned char addr = y ? (0xC0 + x) : (0x80 + x);
  56.     LCD1602_WriteCmd(addr);
  57.     LCD1602_WriteData(ch);
  58. }


  61. // ===================== ADC0832 驱动（直接实现）=====================
  62. sbit ADC_CS  = P1^3;
  63. sbit ADC_CLK = P1^0;
  64. sbit ADC_DO  = P1^1;
  65. sbit ADC_DI  = P1^2;


  68. unsigned char ADC0832_Read(unsigned char channel) {
  69.     unsigned char i, dat = 0;
  70.     channel &= 0x01;
  71.     ADC_CS = 0;
  72.     // 起始位
  73.     ADC_CLK = 0; _nop_(); ADC_CLK = 1; _nop_();
  74.     ADC_DI = 1;
  75.     ADC_CLK = 0; _nop_(); ADC_CLK = 1; _nop_();
  76.     // 通道选择: 单端模式
  77.     ADC_DI = 1;   // 单端
  78.     ADC_CLK = 0; _nop_(); ADC_CLK = 1; _nop_();
  79.     ADC_DI = channel;
  80.     ADC_CLK = 0; _nop_(); ADC_CLK = 1; _nop_();
  81.     ADC_DI = 0;
  82.     // 读数据
  83.     for(i=0; i<8; i++) {
  84.         dat <<= 1;
  85.         ADC_CLK = 0; _nop_();
  86.         if(ADC_DO) dat |= 0x01;
  87.         ADC_CLK = 1; _nop_();
  88.     }
  89.     ADC_CS = 1;
  90.     return dat;
  91. }


  94. // ===================== 全局变量 ======================
  95. unsigned int time=0;
  96. int S=50;                 // 当前距离（cm），初始50cm，仿真时可手动改变
  97. unsigned int distance;    // 超声波时间中间量


  100. bit ir_ok = 0;            // 定时测量标志
  101. bit key1_flag=0, key2_flag=0, key3_flag=0, key4_flag=0, key5_flag=0, key6_flag=0;
  102. unsigned char sec1=0, sec2=0, ms=0;
  103. unsigned char light_set=50, S_set=30, state=0;  // 设置阈值
  104. bit s0;                   // 闪烁标志
  105. bit memory_flag=0;
  106. unsigned char light=0, ad_count=0;
  107. unsigned int ad_dat=0;
  108. unsigned char beam=0;     // 0关 1近光 2远光
  109. bit A_M=0;                // 0手动 1自动
  110. unsigned char count=0;


  113. // 仿真辅助：手动改变距离（按增加/减小键直接修改S）
  114. // 注意：只在非设置状态且自动模式下才允许手动修改当前距离（方便调试）
  115. bit sim_manual_distance = 1;   // 设为1表示允许手动改距离，设为0则使用真实超声波


  118. // 超声波超时退出用
  119. bit timeout_flag;


  122. // ===================== 函数声明 ======================
  123. void trigger(void);
  124. void measuring(void);
  125. void init_measuring(void);
  126. void interrupt_int(void);
  127. void display(void);
  128. void AD_dispose(void);
  129. void key_scan(void);
  130. void police(void);
  131. void delayt(unsigned int x);


  134. // ===================== 超声波相关函数 ======================
  135. void trigger(void) {
  136.     trig = 0;
  137.     _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
  138.     _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
  139.     _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
  140.     _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
  141.     trig = 1;
  142. }
  143. void init_measuring(void) {
  144.     trig = 1;
  145.     echo = 1;
  146.     count = 0;
  147. }
  148. void measuring(void) {
  149.     unsigned char l;
  150.     unsigned int h, y;
  151.     TR0 = 1;
  152.     // 等待echo变低，带超时
  153.     unsigned int to = 0;
  154.     while(echo == 1 && to < 60000) to++;
  155.     TR0 = 0;
  156.     if(to >= 60000) {  // 超时，无效测量
  157.         return;
  158.     }
  159.     l = TL0;
  160.     h = TH0;
  161.     y = (h << 8) + l;
  162.     y = y - 0xfc66;          // 补偿
  163.     distance = y + 1000 * count;
  164.     TL0 = 0x66;
  165.     TH0 = 0xfc;
  166.     delayt(30);
  167.     // 声速345m/s，计算距离cm
  168.     S = (unsigned long)3453 * distance / 200000;
  169.     if(S > 400) S = 400;
  170. }


  173. // ===================== 定时器初始化 ======================
  174. void interrupt_int(void) {
  175.     TMOD = 0x11;
  176.     TH0 = 0x00; TL0 = 0x00;
  177.     ET0 = 1;
  178.     TR0 = 0;
  179.     TH1 = 0x3c; TL1 = 0xb0;
  180.     ET1 = 1;
  181.     TR1 = 1;
  182.     EA = 1;
  183. }


  186. // ===================== LCD 显示 ======================
  187. void display(void) {
  188.     unsigned char str[17];
  189.     if(state == 0) {
  190.         LCD1602_ShowString(0, 0, "distance:      ");
  191.         // 显示距离数值（右对齐）
  192.         LCD1602_WriteChar(9, 0, '0' + S/100%10);
  193.         LCD1602_WriteChar(10,0, '0' + S/10%10);
  194.         LCD1602_WriteChar(11,0, '0' + S%10);
  195.         LCD1602_ShowString(12,0, "cm");
  196.         
  197.         LCD1602_ShowString(0, 1, "light:         ");
  198.         LCD1602_WriteChar(6, 1, '0' + light/100%10);
  199.         LCD1602_WriteChar(7, 1, '0' + light/10%10);
  200.         LCD1602_WriteChar(8, 1, '0' + light%10);
  201.         LCD1602_ShowString(9, 1, "%");
  202.     }
  203.     else if(state == 1) {
  204.         LCD1602_ShowString(0, 0, "dis_set:       ");
  205.         if(state==1 && s0) {
  206.             LCD1602_ShowString(8,0, "   ");
  207.         } else {
  208.             LCD1602_WriteChar(8,0, '0' + S_set/100%10);
  209.             LCD1602_WriteChar(9,0, '0' + S_set/10%10);
  210.             LCD1602_WriteChar(10,0,'0' + S_set%10);
  211.         }
  212.         LCD1602_ShowString(11,0, "cm");
  213.         LCD1602_ShowString(0,1, "lig_set:       ");
  214.         LCD1602_WriteChar(8,1, '0' + light_set/100%10);
  215.         LCD1602_WriteChar(9,1, '0' + light_set/10%10);
  216.         LCD1602_WriteChar(10,1,'0' + light_set%10);
  217.         LCD1602_ShowString(11,1, "%");
  218.     }
  219.     else if(state == 2) {
  220.         LCD1602_ShowString(0,0, "dis_set:       ");
  221.         LCD1602_WriteChar(8,0, '0' + S_set/100%10);
  222.         LCD1602_WriteChar(9,0, '0' + S_set/10%10);
  223.         LCD1602_WriteChar(10,0,'0' + S_set%10);
  224.         LCD1602_ShowString(11,0,"cm");
  225.         LCD1602_ShowString(0,1,"lig_set:       ");
  226.         if(state==2 && s0) {
  227.             LCD1602_ShowString(8,1, "   ");
  228.         } else {
  229.             LCD1602_WriteChar(8,1, '0' + light_set/100%10);
  230.             LCD1602_WriteChar(9,1, '0' + light_set/10%10);
  231.             LCD1602_WriteChar(10,1,'0' + light_set%10);
  232.         }
  233.         LCD1602_ShowString(11,1,"%");
  234.     }
  235. }


  238. // ===================== 光照采集 ======================
  239. void AD_dispose(void) {
  240.     if(ad_count < 10) {
  241.         ad_dat += ADC0832_Read(0);
  242.         ad_count++;
  243.     } else {
  244.         light = ad_dat / 10;
  245.         light = (unsigned long)light * 100 / 255;
  246.         ad_count = 0;
  247.         ad_dat = 0;
  248.     }
  249. }


  252. // ===================== 按键扫描 ======================
  253. void key_scan(void) {
  254.     // key1 设置
  255.     if(!key1) {
  256.         if(key1_flag) {
  257.             key1_flag = 0;
  258.             state = (state+1) % 3;
  259.         }
  260.     } else key1_flag = 1;
  261.    
  262.     // key2 增加
  263.     if(!key2) {
  264.         if(key2_flag) {
  265.             key2_flag = 0;
  266.             if(state == 1 && S_set < 400) S_set++;
  267.             else if(state == 2 && light_set < 100) light_set++;
  268.             // 在非设置状态且允许手动距离仿真时，按增加键增加当前距离S
  269.             else if(state == 0 && sim_manual_distance && S < 400) S++;
  270.         }
  271.         if(sec2 == 0) {
  272.             if(state == 1 && S_set < 400) S_set++;
  273.             else if(state == 2 && light_set < 100) light_set++;
  274.             else if(state == 0 && sim_manual_distance && S < 400) S++;
  275.         }
  276.         memory_flag = 1;
  277.     } else {
  278.         key2_flag = 1; sec2 = 2;
  279.     }
  280.    
  281.     // key3 减小
  282.     if(!key3) {
  283.         if(key3_flag) {
  284.             key3_flag = 0;
  285.             if(state == 1 && S_set > 0) S_set--;
  286.             else if(state == 2 && light_set > 0) light_set--;
  287.             else if(state == 0 && sim_manual_distance && S > 0) S--;
  288.         }
  289.         if(sec1 == 0) {
  290.             if(state == 1 && S_set > 0) S_set--;
  291.             else if(state == 2 && light_set > 0) light_set--;
  292.             else if(state == 0 && sim_manual_distance && S > 0) S--;
  293.         }
  294.         memory_flag = 1;
  295.     } else {
  296.         key3_flag = 1; sec1 = 2;
  297.     }
  298.    
  299.     // key4 手动/自动
  300.     if(!key4) {
  301.         if(key4_flag) {
  302.             key4_flag = 0;
  303.             A_M = !A_M;
  304.             if(A_M == 0) beam = 0;
  305.         }
  306.     } else key4_flag = 1;
  307.    
  308.     // key5 手动远光/近光
  309.     if(!key5) {
  310.         if(key5_flag) {
  311.             key5_flag = 0;
  312.             if(A_M == 0) {
  313.                 if(beam == 1) beam = 2;
  314.                 else beam = 1;
  315.             }
  316.         }
  317.     } else key5_flag = 1;
  318.    
  319.     // key6 手动关灯
  320.     if(!key6) {
  321.         if(key6_flag) {
  322.             key6_flag = 0;
  323.             if(A_M == 0) beam = 0;
  324.         }
  325.     } else key6_flag = 1;
  326. }


  329. // ===================== 自动模式逻辑 ======================
  330. void police(void) {
  331.     if(light < light_set) {        // 天黑
  332.         if(S > S_set) beam = 2;    // 远光
  333.         else beam = 1;             // 近光
  334.     } else beam = 0;
  335. }


  338. // ===================== 延时 ======================
  339. void delayt(unsigned int x) {
  340.     unsigned char j;
  341.     while(x--) for(j=0; j<125; j++);
  342. }


  345. // ===================== 主函数 ======================
  346. void main(void) {
  347.     interrupt_int();
  348.     LCD1602_Init();
  349.     // 简单显示欢迎界面
  350.     LCD1602_ShowString(0,0, "   Auto Light   ");
  351.     LCD1602_ShowString(0,1, "   V1.0 Ready   ");
  352.     delayt(500);
  353.    
  354.     init_measuring();
  355.    
  356.     while(1) {
  357.         display();
  358.         
  359.         if(ir_ok) {
  360.             ir_ok = 0;
  361.             if(!sim_manual_distance) {
  362.                 trigger();
  363.                 // 等待 echo 变高，带超时避免卡死
  364.                 unsigned int to = 0;
  365.                 while(echo == 0 && to < 60000) to++;
  366.                 if(to < 60000) {
  367.                     measuring();
  368.                 }
  369.                 init_measuring();
  370.             }
  371.             // 如果 sim_manual_distance==1，S 已经在按键中修改，不需要超声波
  372.         }
  373.         
  374.         if(memory_flag) {
  375.             memory_flag = 0;
  376.             // 模拟存储（实际项目中可写入EEPROM，这里空操作）
  377.         }
  378.         
  379.         if(A_M) {
  380.             led1 = 0; led2 = 1;
  381.             police();
  382.         } else {
  383.             led2 = 0; led1 = 1;
  384.         }
  385.         
  386.         AD_dispose();
  387.         
  388.         switch(beam) {
  389.             case 0: LED_1=1; LED_2=1; break;
  390.             case 1: LED_1=1; LED_2=0; break;
  391.             case 2: LED_1=0; LED_2=1; break;
  392.         }
  393.     }
  394. }


  397. // ===================== 定时器中断 ======================
  398. void timer0(void) interrupt 1 {
  399.     // 用于超声波测距，空
  400. }


  403. void timer1(void) interrupt 3 {
  404.     TH1 = 0x3c; TL1 = 0xb0;
  405.     ms++;
  406.     key_scan();
  407.     if(ms % 4 == 0) {
  408.         ir_ok = 1;
  409.         s0 = ~s0;
  410.     }
  411.     if(ms >= 20) {
  412.         ms = 0;
  413.         if(sec1 != 0) sec1--;
  414.         if(sec2 != 0) sec2--;
  415.     }
  416. }
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