超声波试纸

智能台灯的设计

智能台灯是一种电子产品，可以手动调节台灯的亮度。它可以通过超声波传感器测量用户与台灯之间的距离，实现提醒用户的功能。并且可以实现自动检测是否有人的功能，台灯采用LED节能灯，正常工作时功率为3W，既实现了智能化，又节约了能源。

关键词:智能LED台灯超声波智能节能

一、硬件电路原理分析

本作品的硬件框图如下图所示(虚线部分不在PCB板内)，主要由电源电路、主控电路、超声波发射电路、超声波接收电路、LED驱动电路组成。

1.1电源电路

电源电路如下图所示。220V市电输入后，经15V变压后，经平桥整流滤波，再分别经7812、7912、7805稳压后，DC电压为15V，得到+12V、-12V、+5V的电压。

1.2主控制电路

主控制电路如下图所示。它的主控核心是AT89S52，由最简单的最小系统、按键电路和ISP在线写入电路组成。

1.3超声波发射电路

超声波发射电路如下图所示。由于超声波发射的频率是40kHz，所以40kHz的频率由NE555的多谐振荡器电路产生，然后通过NOT门组成的驱动电路连接到超声波发射头，大大增加了超声波发射距离。

1.4超声波接收电路

超声波接收电路如下图所示。超声波接收到40kHz后，由TL084放大10000倍，然后一路输出到运算放大器LM393的三个管脚。LM 393运算放大器A比较后输出稳定的方波，经NPN晶体管8050逆变稳压，输出电流增大。另一路输入到检波二极管1N60，二极管1N60的输出经过电阻电容滤波，电压幅度衰减很多，所以后期需要TL084放大。当超声波接收为稳定波形时，TL084的8脚输出为稳定的电压值。当超声波接收波形发生变化(即测量距离发生变化)时，TL084的8脚输出会发生跳变，所以VR4可以调节跳变的幅度，然后调节VR3设置一个比较电压，这样产品就可以实现检测是否有人自动关/开台灯的功能。

1.4LED灯驱动电路

LED灯驱动电路如下图所示。PT4115是一款连续电感电流导通模式的降压恒流源，用于驱动LED。PT4115输入电压范围6V-30V，输出电流可调，最高可达1.2A，我们采用单片机定时器的方法输出一个可调的PWM控制PT4115，然后控制PWM的占空比，可以实现LED的亮度等级，控制PWM的频率，实现LED的闪烁。

1.5去耦电容

去耦电容如右图所示。PCB布局中每个芯片的电源旁边都接了一个104的电容，用来消除一些不必要的干扰，大大提高了电路的抗干扰性和稳定性。

二、印刷电路板设计

根据原理图，这个电路可以分为五个部分:电源、超声波发射、超声波接收、主控和LED电源驱动。主委提供的机箱外壳中，变压器放在底板左侧；电路板的定位孔为四个直径为3mm的长方形，垂直放置11cm * 12cm；前面板有四个按钮，后面板有超声波发射器和接收器。

印刷电路板

2.1电源部分

电源电路的放置主要和变压器的放置有关，所以电源放在电路板的左侧，电源输入，-12V输出，+12V输出，+5V输出从上到下。

2.2超声波发射

超声波的发射由单片机P1.1端口控制，555产生的信号通过反相器74LS04传输到超声波发射器。这部分分为弱电源部分，产生的高频信号容易受到干扰，所以放在远离电源的右上角也有利于超声波发射器的安装。

2.3超声波接收

超声波信号接收经TL084放大，经LM393运算放大器比较，再经8050逆变和稳压输出到单片机；另一路经1N60检波衰减，TL084放大，8050逆变，输出到单片机。TL084和LM393都是12V电源供电，应该离电源比较近。这也有利于超声波接收端口的安装。

2.4主要控制

从左到右，电路依次是接收和发射。单片机放在发射和接收下面，按键在前面板上，按键接口要放在电路板的右下边缘，下载线接口也要放在边缘，有利于编程。

2.5 LED电源驱动

驱动电路是贴片，使用面积小，主要受18V电源和PWM控制引脚的影响。综合考虑PWM的优先级，将其放在单片机的右侧。

2.6集成电路

电源线是整个系统的大动脉，所以线宽50mil，电路板覆铜，有利于提高电路的抗干扰性能。

第三，软件设计

3.1编程

根据技术指标要求，本程序实现的功能包括按电源按钮控制灯的开关，按(AUTO/MUNE)按钮切换状态。在菜单状态下，软件利用PWM模式和定时器0来调节PWM的占空比，从而调节台灯的亮度和闪烁。而且当超声波检测到的距离小于30CM时，会因外部中断0而闪烁。在自动状态下，软件在菜单的基本功能下同时检测房间内是否有人。通过外部中断1检测，有人时会开灯，没人检测5秒后关灯。

3.2程序流程图

3.2源程序

编程环境为Keil Vision 2，编程由ISP在线编写。源程序如下: