详谈触摸式调光台灯的智能化控制技术

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征控制器

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：