基于單片機(jī)的光電式電子蠟燭設(shè)計(jì)電子工程論文

　　采用AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)制作一個(gè)光電式電子照明蠟燭，此物品的特點(diǎn)是使用AT89C51單片機(jī)作為控制中心，采用火焰?zhèn)鞲衅髟谟谢鹧婵拷那闆r下使發(fā)光管LED燈發(fā)出橙黃色明亮光線(xiàn)，把聲音檢測(cè)傳感器制作為吹氣開(kāi)關(guān)來(lái)對(duì)發(fā)光管LED燈進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)電子照明的功能。

　　《電器》(月刊)是由中國(guó)輕工業(yè)聯(lián)合會(huì)主管、中國(guó)家用電器協(xié)會(huì)主辦的全方位、多角度、深層次報(bào)道家用電器行業(yè)技術(shù)和市場(chǎng)動(dòng)態(tài)的家電業(yè)最具權(quán)威性的行業(yè)綜合性月刊。

　　人類(lèi)文明的進(jìn)步，電子蠟燭逐漸產(chǎn)生并取代傳統(tǒng)蠟燭成為寵兒。普通的蠟燭燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量有害氣體，并且會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，也很容易引發(fā)火災(zāi)，而且浪費(fèi)大量材料，為了安全和節(jié)能方面的考慮，研究發(fā)明了可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)蠟燭的電子蠟燭。

　　電子蠟燭具有安全環(huán)保不會(huì)產(chǎn)生污染的特性，同時(shí)用電子元件制作的蠟燭不會(huì)發(fā)熱，這讓它能夠有效避免因?yàn)橄灎T燃燒而使得火焰燒著物品現(xiàn)象的發(fā)生。電子蠟燭是電子產(chǎn)品，只要元器件不損壞，就能夠一直使用下去，避免不必要的浪費(fèi)。而且電子蠟燭造型多樣，也比較美觀實(shí)用，可以用它來(lái)替代家用小電燈等裝飾用品，舞臺(tái)場(chǎng)景布置等，有著簡(jiǎn)易輕便的特點(diǎn)。這些特點(diǎn)決定了電子蠟燭在人們實(shí)際生活中有著重要的使用價(jià)值。

　　本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，把系統(tǒng)整體分成火焰檢測(cè)，聲音檢測(cè)，發(fā)光顯示和AT89S51單片機(jī)中控4個(gè)部分分別設(shè)計(jì)。通過(guò)這樣模塊化設(shè)計(jì)來(lái)區(qū)分整個(gè)系統(tǒng)，把整體分開(kāi)設(shè)計(jì)，能讓系統(tǒng)條理清楚，易于實(shí)現(xiàn)，還可以大量節(jié)省調(diào)試時(shí)間。

　　火焰亮度信號(hào)的接收檢測(cè)，本文利用的是火焰?zhèn)鞲衅鳎瑢⒔邮盏降男盘?hào)轉(zhuǎn)化為低電平傳輸入到控制中心，控制中心控制信號(hào)輸出來(lái)調(diào)節(jié)指示燈發(fā)亮的程度，并且進(jìn)行靈敏度調(diào)節(jié)，使接收信號(hào)更及時(shí)準(zhǔn)確。這個(gè)部分應(yīng)用于電子蠟燭的點(diǎn)亮環(huán)節(jié)。

　　聲音檢測(cè)主要利用聲音傳感器接收聲音信號(hào)，并將駐極話(huà)筒和一些貼片電阻接收的聲音信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化。然后單片機(jī)利用聲音檢測(cè)輸出得指示信號(hào)轉(zhuǎn)化為自身的TO輸出，使得輸出有效信號(hào)為高電平。這個(gè)部分應(yīng)用于電子蠟燭的熄滅環(huán)節(jié)。發(fā)光顯示部分是一個(gè)發(fā)光管LED燈，接收到信號(hào)燈亮來(lái)顯示蠟燭點(diǎn)亮。

　　AT89C51控制部分采用AT89C51單片機(jī)作為核心來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)，我們把已經(jīng)設(shè)定好的程序下載進(jìn)去，火焰?zhèn)鞲衅骱吐曇魴z測(cè)傳感器輸入的信號(hào)能通過(guò)這個(gè)部分到達(dá)其他的部分，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)電子蠟燭的全部功能。這個(gè)部分也是電子蠟燭的核心。

　　1 設(shè)計(jì)總體框圖

　　控制系統(tǒng)按保證在系統(tǒng)正常工作的前提下盡可能地節(jié)約制作成本。依照實(shí)現(xiàn)的具體功能來(lái)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)框圖如圖1所示：

　　2 設(shè)計(jì)總體步驟

　　電子蠟燭主體設(shè)計(jì)可分為兩個(gè)大部分，即蠟燭點(diǎn)亮環(huán)節(jié)和蠟燭熄滅環(huán)節(jié)，把它們分開(kāi)逐步實(shí)現(xiàn)，就能讓整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單直接。單片機(jī)是人們?yōu)榱朔奖汶娐愤B接，減少使用成本，通過(guò)大規(guī)模集成電路技術(shù)逐漸發(fā)展演變而來(lái)，AT89C51芯片有40個(gè)引腳，采用雙直插式封裝，在它的40條引腳中，控制線(xiàn)占4條，主電源引腳占2條，外界晶體引腳占2條，其余都是輸入/輸出引腳。

　　火焰?zhèn)鞲衅魇腔鹧鏅z測(cè)部分主要采用的零部件。火焰?zhèn)鞲衅鞯脑硎峭ㄟ^(guò)火焰燃燒釋放的紅外線(xiàn)的強(qiáng)弱，通過(guò)特定的紅外線(xiàn)接收管可以將不同的火焰亮度所釋放的紅外線(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，最后通過(guò)不同紅外線(xiàn)強(qiáng)度信號(hào)所轉(zhuǎn)化的高低電壓平所對(duì)應(yīng)的電平信號(hào)傳輸進(jìn)入中央處理器中，中央處理器再做進(jìn)一步的處理，將信號(hào)的不同變化處理成為不同的程序，使得電子蠟燭做出不同的亮度反映。

　　本文使用探測(cè)波長(zhǎng)為760納米—1100納米范圍，探測(cè)角度為60度內(nèi)的遠(yuǎn)紅外火焰探測(cè)器，這種探測(cè)器可以將外界的紅外光的強(qiáng)弱變化記錄下來(lái)，通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)的變化，再通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器將變化的數(shù)值范圍控制在0-255，外界的紅外光信號(hào)越弱，則通過(guò)轉(zhuǎn)換的信號(hào)數(shù)值越小，反之，則越大。

　　本文通過(guò)聲音檢測(cè)傳感器來(lái)設(shè)計(jì)聲音檢測(cè)模塊，用來(lái)接收聲波，并且顯示所發(fā)出聲音的振幅圖像。聲音檢測(cè)傳感器是在內(nèi)部放置一個(gè)敏感話(huà)筒。通過(guò)聲音產(chǎn)生的振動(dòng)使得話(huà)筒內(nèi)的駐極體膜產(chǎn)生不同程度的振動(dòng)，從而引起電容的變化，電容的變化進(jìn)而產(chǎn)生相對(duì)微小的電壓變化。這個(gè)電壓被A/D轉(zhuǎn)化后通過(guò)被數(shù)據(jù)采集器接受，最后傳遞給計(jì)算機(jī)。

　　其原理圖和實(shí)物圖如圖4和圖5所示：

　　發(fā)光顯示部分采用發(fā)光二極管。在電路和儀器中作為指示燈，或者組合成文字或者數(shù)字顯示。氮化鎵二極管發(fā)藍(lán)光，磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。

　　3 原理圖的設(shè)計(jì)

　　電路原理圖的設(shè)計(jì)首先要確定原理圖的正確性和合理性，然后把原理圖設(shè)計(jì)得更完美。這是非常重要的，電路圖的設(shè)計(jì)的優(yōu)劣影響到之后實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過(guò)程，因此要盡善盡美。

　　電子蠟燭總程序：#include #include #define uchar unsigned char#defineuint unsigned intsbitled_io = P1^4; //LED燈輸出口sbitflame_io = P1^2;//火焰?zhèn)鞲衅鬏斎肽_sbitsound_io = P1^6;//聲音傳感器輸入腳bit in_flag = 0，out_flag = 0;//設(shè)置輸入信號(hào)有限電平，和輸出信號(hào)有效電平void main(){

　　led_io = ～out_flag;//默認(rèn)開(kāi)機(jī)為熄滅狀態(tài)

　　while(1)

　　{

　　if(flame_io == in_flag)//判斷火焰?zhèn)鞲衅魇欠裼行盘?hào)

　　{

　　led_io = out_flag; //將LED燈點(diǎn)亮

　　}

　　if(sound_io == in_flag ) //判斷聲音傳感器是否有信號(hào)

　　{

　　led_io = ～out_flag;//將LED等熄滅

　　}

　　}}

　　4 安裝調(diào)試

　　經(jīng)過(guò)安裝調(diào)試，模擬蠟燭點(diǎn)亮過(guò)程。用打火機(jī)火焰靠近火焰?zhèn)鞲衅魈筋^，探頭檢測(cè)到火焰，黃色LED燈，即模擬“蠟燭”點(diǎn)亮。模擬蠟燭熄滅過(guò)程。對(duì)聲音檢測(cè)傳感器的駐極體話(huà)筒吹一口氣，LED燈即熄滅，和普通蠟燭吹滅方式一致。實(shí)驗(yàn)證明此設(shè)計(jì)方案是完全可行的，完全實(shí)現(xiàn)了基于單片機(jī)的電子蠟燭功能，為蠟燭的電子化環(huán)保化提供了新思路。