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基于MSP430单片机的多功能寝室床楼梯灯的设计

作者：端木路阳等

来源：《电子技术与软件工程》2015年第14期

随着国家教育水平的发展与进步，国内大学生的数量正在日益增多，学生住校后的寝室安全事故明显增多，尤其是双层寝室床摔伤事故。在此背景下，我们设计了一个多功能寝室床楼梯灯，用来保护大学生的人身安全，让事故发生率有所降低。该楼梯灯主要有电源模块、压控开关照明模块、红外监控与报警模块、液晶显示模块、实时闹钟模块等组成。除保护黑暗中上下床安全外，还可以实现寝室无人时监控防盗。多功能寝室床楼梯灯是一款简单实用的产品，相信会有效的保护大学生的寝室安全。本文讨论了采用MSP430单片机作为控制芯片设计寝室床楼梯灯的问题，并给出了部分硬件电路和程序流程图。 【关键词】寝室床楼梯灯 MSP430单片机 1 引言

随着我国快速发展，大学生的寝室生活条件明显改善，寝室床结构为上床下为书桌的明显增多，在寝室熄灯时，大学生踩空楼梯，导致人身伤害的安全事故屡见不鲜，这不仅造成了大学生的人身伤害，而且还影响了大学生的正常学习生活。在寝室无人时，大学生财物丢失的事件也屡有发生。因此防范此类事件的发生也越来越重要。

笔者就夜间大学生的人身安全问题进行了楼梯灯的设计，并且附带实时闹铃，红外监控等部分功能。单片机在日常生活中有着非常广泛的应用，且其拥有的强大的功能。能实现设计系统的功能，采用单片机作为整个系统的主控制芯片 2 MSP430单片机简介

MSP430单片机是TI公司推出的一个新型单片机系列，其主要特点是：超低功耗、串行通信接口、LCD（液晶）驱动器及高抗干扰能力、片内有JTAG接口、可在线串行编程、开发环境十分方便高效，支持C语言和汇编语言等。因此，MSP430单片机特别适合应用在智能闹钟、防盗监控系统、智能家电、电池供电便携式设备等产品中使用。笔者在开发多功能寝室床楼梯灯时，选用的单片机型号是MSP430F135。

3 基于MSP430单片机的多功能寝室床楼梯灯系统设计 3.1 总体硬件框图

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笔者设计的这款寝室床楼梯灯，不仅能够显示实时时间，而且能实现实时闹铃，设置时间；无人寝室的实时监控报警；夜晚寝室床楼梯照明；于是寝室床楼梯灯系统的硬件系统主要包括五个模块：电源模块、压控开关照明模块、红外监控与报警模块、键盘，液晶显示模块，实时闹钟模块。总体的框图如图1所示。由于MSP430单片机、红外监控模块、LCD1602液晶采用的电源值不同，因此电源分别提供12V，5V和3.3V电压。压控开关照明系统采用简单的开关和二极管。红外监控与报警模块采用了灵敏的热释电人体红外传感器PM-2（以下简称PM-2）红外接收模块和蜂鸣器发出声音。键盘液晶显示模块采用4×4行列扫描式键盘，液晶由单片机直接驱动。实时闹钟模块采用了DS1302芯片控制时间。 3.2 电源模块

电源模块的电路图如图2所示，在这里选用稳压直流电源适配器由220V交流电压变成12V的直流电压，之后采用稳压模块LM7805。LM7805系列为3端稳压电路，TO-220封装，能提供多种固定电压，应用范围广。由LM7805把12V的直流电压变成5V，之后由SPX1117-3.3把电压变为3.3V。在LM7805和SPX1117-3.3芯片的左右两侧都有电容，用于滤波，变为更加稳定的直流。最后串联一个二极管，用做电源指示灯。 3.3 压控开关照明模块

本设计开关采用电源接电阻到单片机管脚，后由该单片机管脚连接开关到地的电路，检测该管脚的高低电平，判断开关的开启与闭合。照明电路中，由单片机直接驱动二极管，使发光二极管发光。

3.4 红外监控与报警模块

PIR设定输出时间是1秒，即在感应不到人体红外线后1秒输出低电平。PM-2工作电压范围的范围为3.3V到15V，输出高电平为3.3V，能和单片机恰当的配合使用。在PM-2上电后有36秒左右的自检过程，此过程由高电平输出，随后才进入稳定的工作状态，笔者设计的红外监控与报警模块设置上电后38秒，此模块能被使用。蜂鸣器与一个三极管构成简单的警报电路。

本模块中当PM-2采集到红外信号后，发送信息给单片机，单片机输出高电平，使三极管导通，蜂鸣器发出声音，达到报警的功能。其PM-2模块的电路图如图3所示。蜂鸣器电路图如图4所示。 3.5 实时闹钟模块

本模块采用DS1302时钟芯片，DS1302是一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加31字节静态RAM，采用三线接口与CPU进行同步通信，实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年。芯片有一个副电源，即使在主系统掉电后，时间也不会停止。笔者设计的楼梯灯

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能显示年、月、日、星期和24时制时间，在1602液晶上显示。并且能通过行列键盘更改时间，设定闹钟，督促大学生起床。图5是DS1302采用的电路。 4 结束语

在寝室床楼梯灯开发中，时间的控制采用DS1302芯片，具有系统断电，时间能够继续运行。照明采用多个普通二极管，在大学生寝室熄灯后，二极管的亮度足以照亮楼梯。采用MSP430F135单片机能快速响应，达到预期的目的。寝室床楼梯灯具有结构简单，操作容易等特点。寝室床楼梯灯在国内几乎没有同类产品，而且能有效缓解大学生寝室的问题。适应了现代大学生寝室安全监控的发展趋势。 （通讯作者：李洪亮） 参考文献

[1]阎纲，梁昔明.基于MSP430单片机的红外遥控器设计[J].微计算机信息，2006，29：223-225.

[2]陈晓静.基于MSP430单片机的多机串口通信设计[J].信息化研究，2009，12：35-37. [3]徐晶晶.基于LabVIEW的道路硬度检测系统的研究[D].天津科技大学，2011. 作者简介

端木路阳，男，河南南乐县人，2012年考入吉林医药学院生物医学工程专业。 作者单位

吉林医药学院 吉林省吉林市 132031