一款自動充電藍牙智能臺燈的設計

周朝霞

（廈門大學嘉庚學院，福建 漳州 361305）

0 引 言

普通的臺燈功能單一，不能滿足特別時期時我們閱讀、學習和應急的需求，目前市場上還是傳統臺燈占主要地位，而隨著智能家居的興起，人們對便捷生活的追求更加急切，本文將藍牙技術應用在臺燈上，可遠程控制臺燈開關和亮度，擁有獨立電源并能自動充電，將更好地滿足人們對便捷照明的需求。

1 系統設計

藍牙臺燈以STC89C52單片機為主控芯片，通過數碼管顯示臺燈剩余電量。選用Android Studio設計了一款APP，通過藍牙HC-06模塊可實現手機終端APP控制LED的開關、亮度和顏色，選用恒壓限流充電器為系統供電。整體硬件設計如1所示。

圖1 整體硬件設計

2 硬件設計

藍牙臺燈硬件包括：單片機主控芯片、恒壓限流充電電路、ADC采樣電路、數碼管顯示電路、LED電路、藍牙通信電路。

2.1 充電電路

本文設計采用恒壓限流的方式給鋰電池充電，外加控制電路實現自動充斷電，電路由220 V轉12 V變壓器、整流芯片、濾波電容、穩壓電路、大功率電阻、防倒流二極管組成。充電器設計電路如圖2所示。

圖2 充電電路

2.2 電壓采樣電路

電壓采樣選擇芯片ADC0832，單片機將接收的電壓值顯示在4位數碼管上，并用H（大于11.5 V）、F（10.4～11.5 V）、L（小于10.4 V）提醒使用者充電鋰電池的大概電量。電壓采樣電路如圖3所示。

圖3 鋰電池電壓采樣

2.3 數碼管顯示電路

單片機將A/D芯片采得的數據顯示在數碼管上，讓使用者了解臺燈電池的當前電量。數碼管左邊第一位顯示H（High）、F（Fine）、L（Low），第二、第三、第四位顯示電壓值的十位、個位、小數。當電壓值低于10.4 V時，P3.7引腳輸出低電平，觸發繼電器接通220 V市電開始充電，電壓值高于11.5 V時，斷開繼電器。數碼管原理如圖4所示。

圖4 數碼管顯示電路

2.4 繼電器電路

本次選用了5 V低電平觸發繼電器（高電平觸發會在單片機上電瞬間閉合一次，影響使用，所以選擇低電平觸發）。當單片機判斷鋰電池電壓低于10.4 V時引腳P3.7輸出低電平，PNP管導通，常開端閉合，鋰電池開始充電。繼電器工作電路如圖5所示。

圖5 繼電器工作電路

2.5 手機界面設計

手機端用Android Studio編寫了6個按鈕，該6個按鈕分別發送1～6共6個數字，以實現手機通過藍牙控制臺燈的開關和亮度調整。每個燈有開燈、關燈、變暗3個按鈕，按鈕“開燈”設置成固定的占空比，按鈕“變暗”每觸發一次就會使占空比增加10%，按鈕“關燈”將占空比設置為100%，關閉燈光。系統工作流程如圖6所示，應用界面如圖7所示。

圖6 工作流程

圖7 應用界面

3 軟件設計

上電程序初始化各模塊，A/D采樣芯片讀取并轉換電壓值，判斷電壓數值，繼電器做出相應控制實現充放電。當有按鍵按下時，改變PWM波占空比，改變臺燈亮度或實現開關燈。主程序軟件流程如圖8所示。

圖8 主程序軟件流程

4 測試結果

經測試，該智能藍牙臺燈實現了自動充電、電量監測、按鍵開關與亮度調整、手機端藍牙開關與亮度調整、兩種顏色（白光和黃光）切換等功能。監測到臺燈電壓低于10.4 V時開始充電，如圖9所示。電壓高于11.5 V時，繼電器斷開，停止充電，如圖10所示。

圖9 自動充電

圖10 停止充電

5 結 語

無線通信技術和智能家居的發展推動了現代化生活的進程，本文設計的自動充電、電量提示、兩色顯示、藍牙遠程控制開關且亮度可調的智能臺燈更好地適應了智能家居的發展要求。