基于單片機的光電式電子蠟燭設計電子工程論文

　　采用AT89C51單片機設計制作一個光電式電子照明蠟燭，此物品的特點是使用AT89C51單片機作為控制中心，采用火焰傳感器在有火焰靠近的情況下使發光管LED燈發出橙黃色明亮光線，把聲音檢測傳感器制作為吹氣開關來對發光管LED燈進行控制，實現電子照明的功能。

　　《電器》(月刊)是由中國輕工業聯合會主管、中國家用電器協會主辦的全方位、多角度、深層次報道家用電器行業技術和市場動態的家電業最具權威性的行業綜合性月刊。

　　人類文明的進步，電子蠟燭逐漸產生并取代傳統蠟燭成為寵兒。普通的蠟燭燃燒時會產生大量有害氣體，并且會對環境造成污染，也很容易引發火災，而且浪費大量材料，為了安全和節能方面的考慮，研究發明了可以代替傳統蠟燭的電子蠟燭。

　　電子蠟燭具有安全環保不會產生污染的特性，同時用電子元件制作的蠟燭不會發熱，這讓它能夠有效避免因為蠟燭燃燒而使得火焰燒著物品現象的發生。電子蠟燭是電子產品，只要元器件不損壞，就能夠一直使用下去，避免不必要的浪費。而且電子蠟燭造型多樣，也比較美觀實用，可以用它來替代家用小電燈等裝飾用品，舞臺場景布置等，有著簡易輕便的特點。這些特點決定了電子蠟燭在人們實際生活中有著重要的使用價值。

　　本系統采用模塊化設計，把系統整體分成火焰檢測，聲音檢測，發光顯示和AT89S51單片機中控4個部分分別設計。通過這樣模塊化設計來區分整個系統，把整體分開設計，能讓系統條理清楚，易于實現，還可以大量節省調試時間。

　　火焰亮度信號的接收檢測，本文利用的是火焰傳感器，將接收到的信號轉化為低電平傳輸入到控制中心，控制中心控制信號輸出來調節指示燈發亮的程度，并且進行靈敏度調節，使接收信號更及時準確。這個部分應用于電子蠟燭的點亮環節。

　　聲音檢測主要利用聲音傳感器接收聲音信號，并將駐極話筒和一些貼片電阻接收的聲音信號進行轉化。然后單片機利用聲音檢測輸出得指示信號轉化為自身的TO輸出，使得輸出有效信號為高電平。這個部分應用于電子蠟燭的熄滅環節。發光顯示部分是一個發光管LED燈，接收到信號燈亮來顯示蠟燭點亮。

　　AT89C51控制部分采用AT89C51單片機作為核心來控制整個系統，我們把已經設定好的程序下載進去，火焰傳感器和聲音檢測傳感器輸入的信號能通過這個部分到達其他的部分，以此來實現電子蠟燭的全部功能。這個部分也是電子蠟燭的核心。

　　1 設計總體框圖

　　控制系統按保證在系統正常工作的前提下盡可能地節約制作成本。依照實現的具體功能來設計，設計框圖如圖1所示：

　　2 設計總體步驟

　　電子蠟燭主體設計可分為兩個大部分，即蠟燭點亮環節和蠟燭熄滅環節，把它們分開逐步實現，就能讓整個系統設計更加簡單直接。單片機是人們為了方便電路連接，減少使用成本，通過大規模集成電路技術逐漸發展演變而來，AT89C51芯片有40個引腳，采用雙直插式封裝，在它的40條引腳中，控制線占4條，主電源引腳占2條，外界晶體引腳占2條，其余都是輸入/輸出引腳。

　　火焰傳感器是火焰檢測部分主要采用的零部件。火焰傳感器的原理是通過火焰燃燒釋放的紅外線的強弱，通過特定的紅外線接收管可以將不同的火焰亮度所釋放的紅外線信號轉化為電信號，最后通過不同紅外線強度信號所轉化的高低電壓平所對應的電平信號傳輸進入中央處理器中，中央處理器再做進一步的處理，將信號的不同變化處理成為不同的程序，使得電子蠟燭做出不同的亮度反映。

　　本文使用探測波長為760納米—1100納米范圍，探測角度為60度內的遠紅外火焰探測器，這種探測器可以將外界的紅外光的強弱變化記錄下來，通過傳感器轉化為電流信號的變化，再通過A/D轉換器將變化的數值范圍控制在0-255，外界的紅外光信號越弱，則通過轉換的信號數值越小，反之，則越大。

　　本文通過聲音檢測傳感器來設計聲音檢測模塊，用來接收聲波，并且顯示所發出聲音的振幅圖像。聲音檢測傳感器是在內部放置一個敏感話筒。通過聲音產生的振動使得話筒內的駐極體膜產生不同程度的振動，從而引起電容的變化，電容的變化進而產生相對微小的電壓變化。這個電壓被A/D轉化后通過被數據采集器接受，最后傳遞給計算機。

　　其原理圖和實物圖如圖4和圖5所示：

　　發光顯示部分采用發光二極管。在電路和儀器中作為指示燈，或者組合成文字或者數字顯示。氮化鎵二極管發藍光，磷砷化鎵二極管發紅光，磷化鎵二極管發綠光，碳化硅二極管發黃光。

　　3 原理圖的設計

　　電路原理圖的設計首先要確定原理圖的正確性和合理性，然后把原理圖設計得更完美。這是非常重要的，電路圖的設計的優劣影響到之后實驗的整個過程，因此要盡善盡美。

　　電子蠟燭總程序：#include #include #define uchar unsigned char#defineuint unsigned intsbitled_io = P1^4; //LED燈輸出口sbitflame_io = P1^2;//火焰傳感器輸入腳sbitsound_io = P1^6;//聲音傳感器輸入腳bit in_flag = 0，out_flag = 0;//設置輸入信號有限電平，和輸出信號有效電平void main(){

　　led_io = ～out_flag;//默認開機為熄滅狀態

　　while(1)

　　{

　　if(flame_io == in_flag)//判斷火焰傳感器是否有信號

　　{

　　led_io = out_flag; //將LED燈點亮

　　}

　　if(sound_io == in_flag ) //判斷聲音傳感器是否有信號

　　{

　　led_io = ～out_flag;//將LED等熄滅

　　}

　　}}

　　4 安裝調試

　　經過安裝調試，模擬蠟燭點亮過程。用打火機火焰靠近火焰傳感器探頭，探頭檢測到火焰，黃色LED燈，即模擬“蠟燭”點亮。模擬蠟燭熄滅過程。對聲音檢測傳感器的駐極體話筒吹一口氣，LED燈即熄滅，和普通蠟燭吹滅方式一致。實驗證明此設計方案是完全可行的，完全實現了基于單片機的電子蠟燭功能，為蠟燭的電子化環保化提供了新思路。