基于单片机光电式电子生日蜡烛实现

　 本科生毕业论文( ( 设计) )

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　基于单片机光电式电子

　 音乐生日蜡烛系统

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　基于单片机光电式电子音乐生日蜡烛系统

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　基于单片机光电式电子音乐生日蜡烛系统 ...................................... 1 1 绪论 .................................................................... 2 1.1 课题研发背景 .......................................................... 2 1.2 课题研究的重要性 ...................................................... 2 1.3 课题研究的意义 ........................................................ 3 1.4 系统的功能与优点 ...................................................... 3 2 系统整体方案 ............................................................ 4 2.1 系统概述 .............................................................. 4 2.2 工作原理 .............................................................. 4 2.3 所需元器件 ............................................................ 5 3 硬件部分设计 ............................................................ 6 3.1 系统总电路设计 ........................................................ 6 3.1.1 主要设计概述 ........................................................ 6 3.1.2 STC89C52 单片机最小系统说明 ......................................... 6 3.1.3 5V 电源电路设计 ..................................................... 7 3.1.4 LED 信号指示灯电路设计 .............................................. 8 3.1.5 SW-18010P 震动传感器模块电路设计 .................................... 8 3.1.6 HY 火焰传感器模块电路设计 ........................................... 9 3.1.7 YYS 音乐三极管模块电路设计 ......................................... 11 3.1.8 蜂鸣器模块 ......................................................... 12 3.1.9 光敏传感器模块 ..................................................... 13 3.2 硬件部分设计小结 ..................................................... 14 3.3 软件部分设计 ......................................................... 15 3.2.1 系统流程图 ......................................................... 15 3.2.2 编程语言选择 ....................................................... 16 3.2.3 Keil 程序开发环境 .................................................. 18

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　3.2.4 STC-ISP 程序烧录软件介绍 ........................................... 19 3.2.5 CH340 串口程序烧写模块介绍 ......................................... 19 3.4 软件部分设计小结 ..................................................... 20 4 焊接与调试 ............................................................. 21 4.1 系统元器件的焊接 ..................................................... 21 4.2 系统的调试 ........................................................... 22 4.2.1 系统硬件调试 ....................................................... 22 4.2.2 系统软件调试 ....................................................... 22 4.3 实物测试 ............................................................. 23 结论 ..................................................................... 23 致谢 ..................................................................... 25 参考文献 ................................................................. 26

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　 1 基于单片机光电式电子音乐生日蜡烛系统 物联网工程专业学生：廖斯林 指导老师：黄丽霞 ：

　摘要：随着信息时代的迅速发展，防火安全已经成为了我们生活中很重要的关注领域，随处可见的政策、标语都提倡环保，安全等等话题，而近年来，生日宴会、宗教场所等使用普通蜡烛，有时候管理不当造成火灾的发生。而如今信息化时代，电子蜡烛已经普及市场，通过电子蜡烛替换普通蜡烛，大大的提高了安全性，并且电子蜡烛适用场景广泛、可配置、容易操作、环保等等特点。本系统主要以 STC89C52RC单片机为主控芯片,通过震动传感器、指定的火焰传感器和音乐片模块、指示灯及电源等硬件模块，将单片机、多种传感器和声光模块应用到电子生日蜡烛系统的设计中。

　关键词

　：STC89C52RC 单片机；电子生日蜡烛；环保；传感器；LED 灯 Microcontroller based photovoltaic electronic musical birthday candle system Students majoring in Internet of Things Engineering:LiaoSiLing Advisor: HuangLixia Abstract:With the rapid development of the information age, fire safety has become a very important area of concern in our lives. Policies and slogans everywhere advocate environmental protection, safety and other topics. In recent years, the use of ordinary candles in birthday parties and religious places sometimes leads to fire due to improper management. In today"s information age, electronic candles have been popular in the market. Replacing ordinary candles with electronic candles greatly improves the safety. Moreover, electronic candles are widely used, configurable, easy to operate, environmentally friendly and so on. This system mainly uses stc89c52rc as the main control chip. Through the vibration sensor, designated flame sensor and music module, indicator light and power supply and other hardware modules, the single chip microcomputer, a variety of sensors and acousto-optic module are applied to the design of electronic birthday candle system. Keywords:Stc89c52rc single chip microcomputer; Electronic birthday candle; Environmental protection; Sensors; LED light;

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　2 1 绪论 1.1 课题研发背景 随着科技的进步，物联网逐渐深入大家的生活之中，在如今的物联网时代，也带动了很多电子产业的高速发展，渐渐的，物联网迅速占领了巨大的市场，在市场需求领域，通过资料显示，过去连续五年中国市场电子蜡烛灯行业消费规模及同比增速很大，电子蜡烛灯行业的市场潜力与成长性，在我们生活中的各个领域及生活的方方面面都对安全有着高度警惕的意识，包括生活中的财产安全，人身安全等。我们都知道，普通的蜡烛使用后会产生大量的有害气体，在有小孩子的家庭里，更是对孩子有身体上的伤害，而且对环境也造成污染。如果我们使用不当，还很有可能会引发火灾，操作起来以及收拾起来也非常麻烦，有时候不小心还会烫到手等等不利因素。在如今的信息化时代,大概结果显示近年来的电子蜡烛适应场景还是处于供不应求的状态。我们就从简单的生活方面就可以看出，生活中许多问题可通过物联网来解决，电子蜡烛就是一个很环保的例子，通过调研得知，近年来火灾频繁发生，而生活中生日蜡烛，宗教场所蜡烛，家庭明火等等是火灾发生的大部分原因。近年来，电子信息技术已经在我国发展国民经济的领域中成为了重要的关注焦点，电子信息技术的发展和普及在国际社会中成为了衡量一个国家的智能化、数字化、网络化的重要标志。

　1.2 课题研究的重要性 在现如今的生活中，为何电子蜡烛如此受欢迎，通过调研发现，现如今的火灾频繁发生，在市场上已经有很多场景为了保障安全，开始使用电子蜡烛，电子蜡烛属于电子产品,只要里面元器件不损坏,就能够一直使用下去,有效的提高了效率，也在我们生活中起到了环保的作用，避免不必要的浪费。而且电子蜡烛造型可以根据客户的需求进行多样化设计,也比较美观实用,可以用它来替代家用小台灯等装饰用品,舞台场景布置等,有着简易轻便的特点。这些特点就足以证明电子蜡烛在我们生活中的重要性。

　电子蜡烛少不了火焰探测器，通过火焰传感器，将检测到的数据传输到控制中心，通过程序判断代表火焰的 LED 灯的详细参数是否准确，也可以进行配置对应的参数，对不同的场景可以调整对应的灵敏度。

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　3 1.3 课题研究的意义 在我们人口众多的发展中国家，改革开放以来，国家的经济发展迅速，人们财富的增加导致人们开始从追求物质水平到追求健康快乐，在平时我们最常见的生日宴、日常聚会、宗教场所等等场景中，火灾频繁发生，防火工作成为了安全管理的重中之重。如果防火控制不及时，会迅速蔓延，导致家庭建筑物品等会造成严重破坏，严重的会对我们的生命造成严重威胁，这种现象已经引起了社会的广泛关注。如今，我们生活中的各个领域及生活的方方面面都对安全有着高度警惕的意识，包括生活中的财产安全，人身安全等。我们都知道，普通的蜡烛使用后会产生大量的有害气体，在有小孩子的家庭里，更是对孩子有身体上的伤害，而且对环境也造成污染。如果我们使用不当，很有可能会引发火灾，操作起来以及收拾起来也非常麻烦，有时候不小心还会烫到手。在如今的信息化时代，我们应该跟上新时代的脚步，为了安全、节能及环保方面的考虑,研究发明了可以代替传统蜡烛的电子蜡烛，在电子蜡烛出现之后，得到了很多用户的好评。不会有发热的现象出现，具有安全环保性，对于我们传统蜡烛的火焰燃烧时发生火灾的情况进行了解决，不仅可以用来进行日常的照明，同时的因为它的样式造型多样，颜色也是多种，因此还具有很强的装饰性等特点。近年来，我们生活中已经对该现象采取了相关措施，政府也提倡调整。所以基于单片机设计的电子生日蜡烛在我们本次设计和研究开发具有重要的意义。

　1.4 系统的功能与优点 本系统采用模块化设计，主要分为几个模块，分别是：STC89C52RC 单片机中控制模块、火焰检测模块、震动传感器、声音检测模块、发音显示模块、光敏模块等每个模块都分担着不同的功能。其中，STC89C52RC 单片机为主控制模块，专门负责控制其他传感器模块的电路，并且可以把原先设定好的程序下载到此模块，输入的信号通过该模块到达其他的模块。火焰检测模块利用红外线对火焰非常敏感的特点，使用特制的红外线接收管来检测火焰，然后把火焰的亮度转化为高低变化的电平信号，输入到中央处理器中，处理中根据相应的数据信号做出程序处理。震动传感器模块，我采用电容式振动传感器，电容式传感器一般分为两种类型，可变间隙式可以用来测量直线震动的位移，可变面积式可以用来测量扭转振动的角位移来进行检测。

　声音检测模块,声音传感器是用来对周围环境中的声音强度进行检测，可以用来检测声音的强度并与输出电压成正比。

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　4 只需要一条模拟传感器专用数据线，就可以与 Arduino 主控板或传感器扩展板结合使用，非常容易地实现与声音感知相关的互动效果。

　本系统的设计产生大大的提高了生活中安全系数，对于环保层面来说，对于老旧的蜡烛而言产生大量有害气体不说，还很不安全且只有一种，而我们如今的电子蜡烛如今可以实时控制，通过各传感器模块精细化管控，达到用户使用性的标准，并在需要的场景提供专属的模块变更和多样化设计，提高了灵活性。对于节能方面来说，普通蜡烛制作流程复杂，燃烧快等等不利因素，而我们电子蜡烛的 LED 灯能够自动化节能，达到节能的目的。

　2 系统整体方案 2.1 系统概述 本系统主要由 STC89C52RC 单片机主控制模块、震动传感器模块、火焰传感器模块、音乐片模块、指示灯及电源组成。通过火焰传感器检测火焰，检测到火焰信号后，将信号给单片机处理，单片机控制 LED 闪烁，同时播放生日歌，LED 的不断闪烁来模拟蜡烛的点亮活动，然后用手轻轻触动后，震动传感器一次，歌曲将更换，再次震动一次，歌曲将停止播放，再次震动，再次更换歌曲，震动传感器和火焰传感器灵敏度通过模块上电位器调节灵敏度。

　2.2 工作原理 用热敏电阻 Rt 和微型 MIC（驻极体话筒）做为灯芯（实现火点亮嘴吹灭），数只LED 灯围绕在灯芯周围，点亮时即是烛光。其工作原理简述如下：

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　5 图 2-1 整体原理图

　点亮 Q3 Q4 组成双稳触发电路,当用火给热敏电阻 Rt 加温时,其阻值迅速减小，Q4 集电极电压降低--Q3 基极电压降低--Q3 集电极电压升高--Q4 基极电压也升高--Q4 集电极电压进一步降低电路发生翻转，Q3 截止，Q4 饱和，Q4 集电极输出低电平使 Q5 饱和导通，LED 得电发光，同时音乐 IC 也得电开始演奏"祝你生日快乐"乐曲。用嘴吹灭当嘴对着 MIC 吹气时，MIC 感应出...