基于PIC16F877微控制器觸摸式調(diào)光臺(tái)燈智能化控制的實(shí)現(xiàn)

　　本文系統(tǒng)講述如何利用PIC16F877微控制器實(shí)現(xiàn)觸摸式調(diào)光臺(tái)燈的智能化控制，實(shí)現(xiàn)(1)觸摸調(diào)光；(2)燈絲預(yù)熱；(3)自動(dòng)消除眩光、頻閃；(4)定時(shí)鬧鐘；(5)特色鈴音；(6)整點(diǎn)報(bào)時(shí)；(7)事件提醒；(8)日歷功能；(9)中文液晶顯示等功能，滿足安全、高效、無眩光、無頻閃、功能齊全等質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

　　硬件設(shè)計(jì)

　　1.PIC16F877徵控制器

　　PIC16F877微控制器為MicroChip公司FLASH型CPU，片內(nèi)含8K的FLASH程序存儲(chǔ)區(qū)，368字節(jié)RAM，256字節(jié)的EEPROM,35個(gè)獨(dú)立I/0口，一個(gè)16位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器，兩個(gè)8位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器，14個(gè)可獨(dú)立使用也可嵌套使用的中斷源，2個(gè)捕捉器、比較器、PWM模塊，,白帶8路10位A/D，內(nèi)帶看門狗WDT及電源監(jiān)視，具有休眠、等待等多種節(jié)電方式，I/0口可以直接驅(qū)動(dòng)LCD。

　　2.硬件電路設(shè)計(jì)

　　觸摸式調(diào)光臺(tái)燈硬件框圖如上圖所示，硬件原理圖如下圖所示。

　 上圖中C1和T1組成EMI濾波器，一方面可以減少鎮(zhèn)流器對(duì)電網(wǎng)的干擾，另一方面可以防止其它電器設(shè)備對(duì)鎮(zhèn)流器的干擾；V1-V4組成橋式整流器；C3、C4、V5、V6和R21組成無源功率因數(shù)校正電路，使功率因數(shù)達(dá)到0.9以上，為保證功率燈管使用壽命，電路的功率峰值因數(shù)應(yīng)小于1.7，本文采用PIC16F877單片機(jī)的捕捉功能對(duì)頻率進(jìn)行反饋回讀，根據(jù)頻率的變化采取相應(yīng)的措施，改變IR2151的輸入，從而控制IR2151的輸出頻率，達(dá)到控制輸出功率的目的。該方法可以使光源更穩(wěn)定，消除眩光、頻閃，達(dá)到護(hù)眼燈的效果。

　　觸摸式調(diào)光燈工作時(shí)通過觸摸金屬片A(亮鍵)、B(暗鍵)，將人體雜波信號(hào)通過耦合電容加到MCU的I/0口進(jìn)行檢測，同時(shí)，耦合電容還可以防止因個(gè)別器件損壞而造成麻電現(xiàn)象；MCU根據(jù)檢測到的信號(hào)通過程序分析、運(yùn)算，將PWM信號(hào)從17腳輸出到IR2151，控制振蕩頻率；振蕩器經(jīng)高端(HO)和低端(LO)引腳輸出，驅(qū)動(dòng)兩個(gè)場效應(yīng)管IRF830交替導(dǎo)逼和截止，達(dá)到控制燈管的目的。

　　燈絲的預(yù)熱由熱敏電阻控制，上電后，IR2151的6腳、電感L1、電容C1O、Cl3組成串聯(lián)諧振電路，在Cl3上產(chǎn)生高壓加到燈管兩端，將燈點(diǎn)亮。其中，RT為正溫度系數(shù)的熱敏電阻，起到對(duì)燈絲預(yù)熱的作用；電源接通后燈絲電流幾乎全部加載到C1O和RT上，由于C1O電容較大,LC串聯(lián)電路不發(fā)生諧振，隨著溫度升高，RT阻值迅速增大，RT支路相當(dāng)于開路)使LC串聯(lián)電路發(fā)生諧振，即達(dá)到對(duì)燈絲進(jìn)行預(yù)熱及軟啟動(dòng)的作用，延長了燈管的使用壽命，整個(gè)過程MCU時(shí)刻進(jìn)行監(jiān)控及調(diào)整，實(shí)現(xiàn)真正的智能化控制。

　　軟件設(shè)計(jì)

　　軟件設(shè)計(jì)由MCU初始化、裝置自檢、定時(shí)采樣、中斷處理、液晶顯示、按鍵處理六部分，軟件流程如下圖所示。

　　定時(shí)器中斷子程序?yàn)檐浖O(shè)計(jì)的核心，包含濕度、濕度采樣、調(diào)光，除眩等控制，本文對(duì)溫度、濕度的精度要求不是非常的嚴(yán)格，采樣周期設(shè)為1min，通過采樣5個(gè)點(diǎn)求平均值，且精度滿足采樣要求。

　　定時(shí)器初始化子程序如下；

　　/***********定時(shí)器初始化*******/

　　void tmint(void)

　　{

　　INTCON=0X00；

　　/********關(guān)閉中斷**********/

　　GIE=1；

　?。?**********總中斷使能INTCON.7**********／

　　PEIE=1；

　　/*********外圍接口中斷使能位，必須置1否則TMR1中

　　斷不好用***********/

　　TMR1IE=1；

　　/**********TMR1溢出中斷使能位**********/

　　T1 CON=0X24；

　?。?*****************預(yù)分頻器1：4暫時(shí)不打開TMR1***********／

　　TMR1 L=0X77；

　　TMR1 H=0XEC；

　?。?*************定時(shí)器賦初值20mS中斷1次***************／

　　TMR1ON=1；

　　/***********啟動(dòng)TMR1開始計(jì)數(shù)。T1CON.0**************/

　　}

　　定時(shí)器中斷子程序如下：

　　/************定時(shí)器中斷***********/

　　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]；

　　/**溫度采樣值移位，頂出第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]；

　?。?**溫度采樣值移位，頂出第1位，新值存在5位*****/

　　}

　　ADCONO=Ox41；

　　／*****時(shí)鐘源F/8，AO通道，允許A/D工作**********／

　　ADCON 1=0x82；

　　/********結(jié)果右對(duì)齊**********/

　　delayms(1)；

　?。?**************等待采樣，采樣電容充電時(shí)間提高精度**************／

　　ADCONOㄧ=Ox04；

　　/**********啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換GO.ADCON0.2***********／

　　while(ADIF==1)

　　/***********等轉(zhuǎn)換結(jié)束位ADIF置1，PIR1.6**********/

　　{

　　adwd_h[5]=ADRESH；

　　adwd_I[5]=ADRESL；

　　／**********存溫度采樣結(jié)果**********/

　　}

　　ADCON0=0x51；

　?。?*********時(shí)鐘源F/8,A1通道，允許A/D工作**********/

　　ADCON1=0x82；

　　/*****結(jié)果右對(duì)齊**********/

　　delayms(1)；

　　/**************等待采樣，采樣電容充電時(shí)間——提高精度************/

　　ADCON0ㄧ=0×04；

　?。?*******啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換GO，ADCON0.2********／

　　while(ADIF==1)

　　/*******等待轉(zhuǎn)換結(jié)束位ADIF置1，PIR1.6***********/

　　{

　　adsd_h[5]=ADRESH；

　　adsd_1[5]=ADRESL；

　　/**********存溫度采樣結(jié)果**********/

　　}

　　TMR1 IF=O；

　?。?******清中斷標(biāo)志位********／

　　TMR1 L=0X77；

　　TMR1 H=0XEC；

　　/********定時(shí)器重新賦初值20mS中斷1次***********/

　　}

　　功能說明

　　為使臺(tái)燈亮度調(diào)節(jié)平穩(wěn)過渡，本文設(shè)置8檔調(diào)光：輕觸金屬片A亮鍵，燈由滅點(diǎn)亮，然后每觸摸一下亮鍵，臺(tái)燈亮度增加一檔，至第8檔時(shí)臺(tái)燈達(dá)到最亮，此后再按亮鍵亮度也不會(huì)增加金屬片B暗鍵功能和亮鍵相反，每按一次亮度減小～檔，直至熄滅，同時(shí)通過液晶顯示相應(yīng)的狀態(tài)。

　　其它功能通過不同按鍵進(jìn)入相應(yīng)的功能菜單進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)通過純中文液晶菜單顯示。另外，還可設(shè)置整點(diǎn)語音報(bào)時(shí)、3個(gè)定日寸鬧鈴以及事件提醒功能，每個(gè)鬧鈴周期還可以分別設(shè)定，事件提醒功能包括會(huì)議、約會(huì)、參加婚禮、運(yùn)動(dòng)、業(yè)余學(xué)習(xí)、其它等幾種事件，提醒包括提前1天、提前1小時(shí)、提前10分鐘三種選擇。

　　由于MCU存儲(chǔ)容量有限，鬧鈴鈴音除了固定的鈴音外，還有以下4個(gè)比較有特色的語音鈴音供選擇：(1)懶豬起床了，不然把你抬出去了；(2)寶貝起床，太陽都照到屁股了；(3)快點(diǎn)起床、快點(diǎn)起床，一會(huì)遲到了；(4)你的定時(shí)時(shí)間到，快去辦事吧。