基于单片机的光电式电子蜡烛设计电子工程论文

　　采用AT89C51单片机设计制作一个光电式电子照明蜡烛，此物品的特点是使用AT89C51单片机作为控制中心，采用火焰传感器在有火焰靠近的情况下使发光管LED灯发出橙黄色明亮光线，把声音检测传感器制作为吹气开关来对发光管LED灯进行控制，实现电子照明的功能。

　　《电器》(月刊)是由中国轻工业联合会主管、中国家用电器协会主办的全方位、多角度、深层次报道家用电器行业技术和市场动态的家电业最具权威性的行业综合性月刊。

　　人类文明的进步，电子蜡烛逐渐产生并取代传统蜡烛成为宠儿。普通的蜡烛燃烧时会产生大量有害气体，并且会对环境造成污染，也很容易引发火灾，而且浪费大量材料，为了安全和节能方面的考虑，研究发明了可以代替传统蜡烛的电子蜡烛。

　　电子蜡烛具有安全环保不会产生污染的特性，同时用电子元件制作的蜡烛不会发热，这让它能够有效避免因为蜡烛燃烧而使得火焰烧着物品现象的发生。电子蜡烛是电子产品，只要元器件不损坏，就能够一直使用下去，避免不必要的浪费。而且电子蜡烛造型多样，也比较美观实用，可以用它来替代家用小电灯等装饰用品，舞台场景布置等，有着简易轻便的特点。这些特点决定了电子蜡烛在人们实际生活中有着重要的使用价值。

　　本系统采用模块化设计，把系统整体分成火焰检测，声音检测，发光显示和AT89S51单片机中控4个部分分别设计。通过这样模块化设计来区分整个系统，把整体分开设计，能让系统条理清楚，易于实现，还可以大量节省调试时间。

　　火焰亮度信号的接收检测，本文利用的是火焰传感器，将接收到的信号转化为低电平传输入到控制中心，控制中心控制信号输出来调节指示灯发亮的程度，并且进行灵敏度调节，使接收信号更及时准确。这个部分应用于电子蜡烛的点亮环节。

　　声音检测主要利用声音传感器接收声音信号，并将驻极话筒和一些贴片电阻接收的声音信号进行转化。然后单片机利用声音检测输出得指示信号转化为自身的TO输出，使得输出有效信号为高电平。这个部分应用于电子蜡烛的熄灭环节。发光显示部分是一个发光管LED灯，接收到信号灯亮来显示蜡烛点亮。

　　AT89C51控制部分采用AT89C51单片机作为核心来控制整个系统，我们把已经设定好的程序下载进去，火焰传感器和声音检测传感器输入的信号能通过这个部分到达其他的部分，以此来实现电子蜡烛的全部功能。这个部分也是电子蜡烛的核心。

　　1 设计总体框图

　　控制系统按保证在系统正常工作的前提下尽可能地节约制作成本。依照实现的具体功能来设计，设计框图如图1所示：

　　2 设计总体步骤

　　电子蜡烛主体设计可分为两个大部分，即蜡烛点亮环节和蜡烛熄灭环节，把它们分开逐步实现，就能让整个系统设计更加简单直接。单片机是人们为了方便电路连接，减少使用成本，通过大规模集成电路技术逐渐发展演变而来，AT89C51芯片有40个引脚，采用双直插式封装，在它的40条引脚中，控制线占4条，主电源引脚占2条，外界晶体引脚占2条，其余都是输入/输出引脚。

　　火焰传感器是火焰检测部分主要采用的零部件。火焰传感器的原理是通过火焰燃烧释放的红外线的强弱，通过特定的红外线接收管可以将不同的火焰亮度所释放的红外线信号转化为电信号，最后通过不同红外线强度信号所转化的高低电压平所对应的电平信号传输进入中央处理器中，中央处理器再做进一步的处理，将信号的不同变化处理成为不同的程序，使得电子蜡烛做出不同的亮度反映。

　　本文使用探测波长为760纳米—1100纳米范围，探测角度为60度内的远红外火焰探测器，这种探测器可以将外界的红外光的强弱变化记录下来，通过传感器转化为电流信号的变化，再通过A/D转换器将变化的数值范围控制在0-255，外界的红外光信号越弱，则通过转换的信号数值越小，反之，则越大。

　　本文通过声音检测传感器来设计声音检测模块，用来接收声波，并且显示所发出声音的振幅图像。声音检测传感器是在内部放置一个敏感话筒。通过声音产生的振动使得话筒内的驻极体膜产生不同程度的振动，从而引起电容的变化，电容的变化进而产生相对微小的电压变化。这个电压被A/D转化后通过被數据采集器接受，最后传递给计算机。

　　其原理图和实物图如图4和图5所示：

　　发光显示部分采用发光二极管。在电路和仪器中作为指示灯，或者组合成文字或者数字显示。氮化镓二极管发蓝光，磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。

　　3 原理图的设计

　　电路原理图的设计首先要确定原理图的正确性和合理性，然后把原理图设计得更完美。这是非常重要的，电路图的设计的优劣影响到之后实验的整个过程，因此要尽善尽美。

　　电子蜡烛总程序：#include #include #define uchar unsigned char#defineuint unsigned intsbitled_io = P1^4; //LED灯输出口sbitflame_io = P1^2;//火焰传感器输入脚sbitsound_io = P1^6;//声音传感器输入脚bit in_flag = 0，out_flag = 0;//设置输入信号有限电平，和输出信号有效电平void main(){

　　led_io = ～out_flag;//默认开机为熄灭状态

　　while(1)

　　{

　　if(flame_io == in_flag)//判断火焰传感器是否有信号

　　{

　　led_io = out_flag; //将LED灯点亮

　　}

　　if(sound_io == in_flag ) //判断声音传感器是否有信号

　　{

　　led_io = ～out_flag;//将LED等熄灭

　　}

　　}}

　　4 安装调试

　　经过安装调试，模拟蜡烛点亮过程。用打火机火焰靠近火焰传感器探头，探头检测到火焰，黄色LED灯，即模拟“蜡烛”点亮。模拟蜡烛熄灭过程。对声音检测传感器的驻极体话筒吹一口气，LED灯即熄灭，和普通蜡烛吹灭方式一致。实验证明此设计方案是完全可行的，完全实现了基于单片机的电子蜡烛功能，为蜡烛的电子化环保化提供了新思路。