0013基于C51单片机智能LED小台灯原理图PCB设计proteus仿真

【前言】

hello 大家好，今天给大家讲一讲基于51单片机的智能LED小台灯，台灯在我们日常生活中太常见了，制作起来也非常容易，因为我们可以在基础功能上加一些自己的想法，这样做出来也是蛮有意思。

本次设计采用的MCU仍然是基于51内核的单片机STC89C52RC，整个设计可以分为六部分——主控、显示、按键、时钟、USB小灯以及传感器。通过LCD1602液晶实时显示当前时间/模式/亮度等级，按'切换'键可切换四种不同的模式 a) 自动开关，自动调节亮度 b) 手动开关，自动调节亮度 c) 自动开关，手动调节亮度 d) 手动开关，手动调节亮度；长按'切换'键可打开或关闭LED小灯，按'增大'或'减小'键可调节LED亮度等级，按'设置'键可进入时间设置模式，设置之后可以加上纽扣电池保存时间，除了支持时间保存，也可以支持/模式/亮度等级掉电保存。

【仿真设计】

下面是该项目的仿真图，模块化设计并配有功能说明，实现良好的易读性和移植性。（仿真文件为V8.11版本的，大家可以在此下载安装该版本：http://www.jh-tec.cn/archives/5696）

【硬件电路设计】

下面是该设计的整体原理图和PCB设计概览，原理图模块化分布，每部分都备注有对应的功能名称，便于阅读；PCB设计采用的3D封装的器件，主要是方便配合结构设计。

原理图：

PCB：

(板子上方丝印部分可以用来标标记个人信息)

下面详细介绍一些设计注意点哈，抛砖引玉~

1、关于MCU 本设计采用的MCU为STC公司的STC89C52RC，该芯片使用经典的MCS-51内核，钛叔相信绝大多数的朋友都熟悉该芯片的基本使用，毕竟这算是入门的第一款单片机了。最小系统如下图所示，很简单，这里不赘述具体原理。另说一句，在我们调试MCU小系统的时候，如果工作异常，无论什么类型芯片，首先第一步就是检查芯片的供电电源是否正常，再之后检测晶振和复位，绝大多数的问题都是出在这三个地方，钛叔记得以前学生时代有一次调试51单片机就始终下不进去程序，电源正常，复位也正常，最后发现就是晶振的谐振电容错焊成了1000pf，导致晶振起振失败，诸如类似的问题都可能导致芯片启动失败，所以大家按照我上述的三个点出发去调试，就一定能够解决问题。

（下载接口钛叔这里采用的XH2.54，大家可以在钛叔的店铺采购下载器，通过XH2.54连接线可以直接相连，避免插错的情况）

另外，钛叔这里也预留了几个扩展IO和一个LED灯，可以用来增添一些其他功能。

2、关于电源 如下图所示，钛叔在设计电源接口的时候根据实际使用情况多方面考虑，设计了三种接口方式——排针、WJ128接线端子以及miniUSB，排针可以用在杜邦线供电的情况，接线端子可以用在电源裸线供电的情况（这两种情况供电根据板载丝印正确插入，切记别插反），miniUSB供电的方式比较推荐，可以避免插反烧坏板子情况，钛叔这里之所以采用miniUSB而不是microUSB，主要原因是由于microUSB体积比较小，在开放性板子上面容易多次拔插情况下给搞坏导致接触不良（所谓开放性板子就是无结构件固定的裸板），所以这里钛叔没有采用microUSB。

电源开关部分钛叔采用的是8.5x8.5的自锁开关，这里需要注意就是自锁开关的方向，有部分同学焊接反了导致按下时候为电源关断，弹上来是电源闭合。

钛叔在该设计板上习惯性放了三个MRK点，如果大家有需要量产的需求，且板子比较大不会涉及拼版的情况，就记得放，如果后面是需要拼版的话，可以在最终的大板上放MRK点。

3、关于显示 该设计的显示部分钛叔采用的LCD1602，设计图如下图所示，这里需要注意如果用单片机的P0接口，记得加上拉电阻，这是该芯片决定的，不明白的朋友可以去看STC89C52RC数据手册哈；另外，LCD1602的R/W引脚，大多数的情况下直接接地保持写操作就行，如果是一些项目需要读操作的话，就需要把该引脚接入单片机（比如基于51单片机的示波器或者贪吃蛇这种项目）；VL引脚是调试对比度的，如果事先不知道这个分压参数，用的是电位器的话，很可能第一次使用时候分压不合适导致显示屏亮的但没有东西，就误以为是自己程序的问题，这个问题钛叔以前也犯过，捣鼓了半天才发现是对比度没有调好，其实程序早已经再运行，如果大家是在某宝上买的液晶屏，大多数都是满足下边的分压参数，大家可以参考参考哈。

4、关于按键 该项目设计了四个功能按键，分别是增大、减小、设置以及切换，按键的型号钛叔采用的是贴片的6*6轻触按键，这里需要提醒大家的是，如果大家采用的回流焊机子，一定要注意购买耐高温的元器件，一般如果用编带的按键基本能过高温，如果是袋装的散件很可能就过不了，按钮部分很容易被烤坏，这里提醒大家一下。

5、关于时钟 该项目设计有时钟，采用的芯片是常用的DS1302，该部分的电路设计很简单，数据接口记得加上拉电阻。另外，关于晶振部分是否需要加电容，这个钛叔测试过加和不加影响都不大，如果您不放心，可以在晶振两边备份两个电容。

6、关于USB小灯 该项目的小灯部分采用的是USB小灯，就是如下图所示这种，5V供电，使用起来非常方便(钛叔的店铺里边有出售)。板载的USB采用的是立式的，控制电路部分，这里同样推荐大家采用PNP的三极管，原因也和之前讲的蜂鸣器一样，避免单片机刚上电时候误触发。

7、关于传感器 该项目采用的了HC-SR501红外人体感应模块，该模块使用非常简单，一个3PIN的排母座子加三极管控制电路即可，参考电路如下图所示，注意模块插入的时候别插反了哈。

8、关于ADC采集 本项目采用的ADC芯片是TI(德州仪器)公司的ADS1015IDGSR，12位ADC，该芯片支持四通道输入，IIC通信接口，采样率（sps）为3.3K，能满足绝大多数使用场合，应用也很简单，也比较便宜，推荐大家使用。光敏电阻大家可以采用GL5516或者GL5506，分压电阻采用2k比较合适。电路设计如下图所示，很简单，记得在IIC数据引脚加上拉电阻即可。