2018年04月01日 | 基于PIC16F877微控制器触摸式调光台灯智能化控制的实现

　　本文系统讲述如何利用PIC16F877微控制器实现触摸式调光台灯的智能化控制，实现(1)触摸调光；(2)灯丝预热；(3)自动消除眩光、频闪；(4)定时闹钟；(5)特色铃音；(6)整点报时；(7)事件提醒；(8)日历功能；(9)中文液晶显示等功能，满足安全、高效、无眩光、无频闪、功能齐全等质量标准。

　　硬件设计

　　1.PIC16F877徵控制器

　　PIC16F877微控制器为MicroChip公司FLASH型CPU，片内含8K的FLASH程序存储区，368字节RAM，256字节的EEPROM,35个独立I/0口，一个16位计数器/定时器，两个8位计数器/定时器，14个可独立使用也可嵌套使用的中断源，2个捕捉器、比较器、PWM模块，,白带8路10位A/D，内带看门狗WDT及电源监视，具有休眠、等待等多种节电方式，I/0口可以直接驱动LCD。

　　2.硬件电路设计

　　触摸式调光台灯硬件框图如上图所示，硬件原理图如下图所示。

　  上图中C1和T1组成EMI滤波器，一方面可以减少镇流器对电网的干扰，另一方面可以防止其它电器设备对镇流器的干扰；V1-V4组成桥式整流器；C3、C4、V5、V6和R21组成无源功率因数校正电路，使功率因数达到0.9以上，为保证功率灯管使用寿命，电路的功率峰值因数应小于1.7，本文采用PIC16F877单片机的捕捉功能对频率进行反馈回读，根据频率的变化采取相应的措施，改变IR2151的输入，从而控制IR2151的输出频率，达到控制输出功率的目的。该方法可以使光源更稳定，消除眩光、频闪，达到护眼灯的效果。

　　触摸式调光灯工作时通过触摸金属片A(亮键)、B(暗键)，将人体杂波信号通过耦合电容加到MCU的I/0口进行检测，同时，耦合电容还可以防止因个别器件损坏而造成麻电现象；MCU根据检测到的信号通过程序分析、运算，将PWM信号从17脚输出到IR2151，控制振荡频率；振荡器经高端(HO)和低端(LO)引脚输出，驱动两个场效应管IRF830交替导逼和截止，达到控制灯管的目的。

　　灯丝的预热由热敏电阻控制，上电后，IR2151的6脚、电感L1、电容C1O、Cl3组成串联谐振电路，在Cl3上产生高压加到灯管两端，将灯点亮。其中，RT为正温度系数的热敏电阻，起到对灯丝预热的作用；电源接通后灯丝电流几乎全部加载到C1O和RT上，由于C1O电容较大,LC串联电路不发生谐振，随着温度升高，RT阻值迅速增大，RT支路相当于开路)使LC串联电路发生谐振，即达到对灯丝进行预热及软启动的作用，延长了灯管的使用寿命，整个过程MCU时刻进行监控及调整，实现真正的智能化控制。

　　软件设计

　　软件设计由MCU初始化、装置自检、定时采样、中断处理、液晶显示、按键处理六部分，软件流程如下图所示。

　　定时器中断子程序为软件设计的核心，包含湿度、湿度采样、调光，除眩等控制，本文对温度、湿度的精度要求不是非常的严格，采样周期设为1min，通过采样5个点求平均值，且精度满足采样要求。

　　定时器初始化子程序如下；

　　/***********定时器初始化*******/

　　void tmint(void)

　　{

　　INTCON=0X00；

　　/********关闭中断**********/

　　GIE=1；

　　／***********总中断使能INTCON.7**********／

　　PEIE=1；

　　/*********外围接口中断使能位，必须置1否则TMR1中

　　断不好用***********/

　　TMR1IE=1；

　　/**********TMR1溢出中断使能位**********/

　　T1 CON=0X24；

　　／******************预分频器1：4暂时不打开TMR1***********／

　　TMR1 L=0X77；

　　TMR1 H=0XEC；

　　／**************定时器赋初值20mS中断1次***************／

　　TMR1ON=1；

　　/***********启动TMR1开始计数。T1CON.0**************/

　　}

　　定时器中断子程序如下：

　　/************定时器中断***********/

　　void interrupt clkint(void)

　　{

　　int i，j，k：

　　for(i=1：i<5：i++)

　　{

　　adwd_h[i]=adwd_h[i+1]；

　　adwd_I[i]=adwd_I[i+1]；

　　/**温度采样值移位，顶出第1位，新值存在5位***/

　　}

　　int m，n，t；

　　for(m=1；m<5；m++)

　　{

　　adsd_h[m]=adsd_h(m+1]；

　　adsd_I[m]=adsd_I[m+1]；

　　／***温度采样值移位，顶出第1位，新值存在5位*****/

　　}

　　ADCONO=Ox41；

　　／*****时钟源F/8，AO通道，允许A/D工作**********／

　　ADCON 1=0x82；

　　/********结果右对齐**********/

　　delayms(1)；

　　／***************等待采样，采样电容充电时间提高精度**************／

　　ADCONOㄧ=Ox04；

　　/**********启动A/D转换GO.ADCON0.2***********／

　　while(ADIF==1)

　　/***********等转换结束位ADIF置1，PIR1.6**********/

　　{

　　adwd_h[5]=ADRESH；

　　adwd_I[5]=ADRESL；

　　／**********存温度采样结果**********/

　　}

　　ADCON0=0x51；

　　／**********时钟源F/8,A1通道，允许A/D工作**********/

　　ADCON1=0x82；

　　/*****结果右对齐**********/

　　delayms(1)；

　　/**************等待采样，采样电容充电时间——提高精度************/

　　ADCON0ㄧ=0×04；

　　／********启动A/D转换GO，ADCON0.2********／

　　while(ADIF==1)

　　/*******等待转换结束位ADIF置1，PIR1.6***********/

　　{

　　adsd_h[5]=ADRESH；

　　adsd_1[5]=ADRESL；

　　/**********存温度采样结果**********/

　　}

　　TMR1 IF=O；

　　／*******清中断标志位********／

　　TMR1 L=0X77；

　　TMR1 H=0XEC；

　　/********定时器重新赋初值20mS中断1次***********/

　　}

　　功能说明

　　为使台灯亮度调节平稳过渡，本文设置8档调光：轻触金属片A亮键，灯由灭点亮，然后每触摸一下亮键，台灯亮度增加一档，至第8档时台灯达到最亮，此后再按亮键亮度也不会增加金属片B暗键功能和亮键相反，每按一次亮度减小～档，直至熄灭，同时通过液晶显示相应的状态。

　　其它功能通过不同按键进入相应的功能菜单进行设置，同时通过纯中文液晶菜单显示。另外，还可设置整点语音报时、3个定日寸闹铃以及事件提醒功能，每个闹铃周期还可以分别设定，事件提醒功能包括会议、约会、参加婚礼、运动、业余学习、其它等几种事件，提醒包括提前1天、提前1小时、提前10分钟三种选择。

　　由于MCU存储容量有限，闹铃铃音除了固定的铃音外，还有以下4个比较有特色的语音铃音供选择：(1)懒猪起床了，不然把你抬出去了；(2)宝贝起床，太阳都照到屁股了；(3)快点起床、快点起床，一会迟到了；(4)你的定时时间到，快去办事吧。