设计一款懂人所想的智能台灯

2019-09-17 17:21:36 阅读：9744+ 来源：自媒体作者：奔驰GLC级

摘要：依据STM32单片机和机敏云硬件开发渠道，规划了一款智能台灯。在规划中交融了光电传感器、光照强度传感器、温湿度传感器、WiFi通讯模块等一些常用的传感器，在台灯一般照明功用的根底上，提出并规划了一种愈加主动化、智能化、人性化的台灯。使台灯能够愈加交心，更能懂人所想。

0 导言

跟着现代物联网技能的不断开展，日子用品的智能化程度也越来越遍及，人们对一些家居物品的人性化、智能化规划要求也越来越高。而台灯作为家庭首要照明东西之一，在现代社会日子中占有重要位置，当时市面上的大都台灯都仍是只是能够满意一般照明需求，这让其在对智能化的需求越来越高的当今商场，显得方枘圆凿，乃至掉队。

咱们经过对商场的调查和了解发现，咱们关于智能台灯有如下需求：期望台灯能够经过外界环境以及时刻主动调理翻开时的亮度;例如在台灯上集成时钟和温湿度传感器等模块，这样一来，咱们能够在作业学习之余，一抬眼就能看到时刻和现在身边的温湿度、PM2.5等环境状况;一起也期望能够用手机长途操控台灯，使台灯具有多种作业形式;当夜晚咱们睡着之后，台灯会主动渐渐平息，当深夜动身上厕所时，台灯会轻轻亮起等智能化要求。本文选用STM32系列单片机作为主控芯片、选用机敏云硬件开发渠道作为云端数据传输中介，开发规划了一款能够满意上述商场需求的智能台灯。

1 智能台灯的规划框图

该智能台灯的规划首要分为硬件和软件两部分。硬件部分规划包含电源规划、STM32外围电路以及相关的传感器、WiFi模块与STM32衔接电路规划;软件部分规划包含STM32单片机代码编写、机敏云渠道供给的相关代码的编写以及Android手机APP的代码编写。体系的规划框图如图1所示。

由图1可知，该智能台灯能够选用各类环境传感器感知台灯周边环境，然后完结台灯主动感知环境并挑选适宜的光照强度来对周围环境进行照明的功用;选用超声波传感器为台灯规划了“坐姿检测”的功用，当在台灯前作业或许学习时坐姿不正确，则台灯将会触发报警并提示批改坐姿;一起也选用光电传感器合作手势算法规划了能够运用手势来操控台灯亮灭的功用。以上规划使台灯愈加人性化、智能化，使日常的台灯能够满意未来智能家居的要求。

2 智能台灯的硬件规划

本规划中运用ST公司的STM32F401Nucleo开发板为主控中心板，并合作WiFi模块、红外光电传感器、超声波传感器、人体热释电红外传感器、PCF8563时钟芯片、光照强度传感器等多种传感器完结硬件部分的规划。该规划的全体电路如图2所示。

2.1 WiFi模块

为了处理硬件与软件的通讯，选用了ESP8266 WiFi模块。ESP8266模块是深圳安信可公司依据ESP8266芯片研制(添加必要外围电路、串口flash、板载天线等)的串口WiFi模块，集成完好的TCP/IP协议栈和MCU。其特点是成本低、运用简洁、功用强大。本规划中选用该WiFi模块和STM32的串口进行通讯，将经过网络搜集到的数据，经过串行口发送给STM32单片机，进跋涉一步的处理。一起智能台灯经过WiFi模块接入云端，为长途操控供给了或许。其电路原理图如图3所示。

2.2 HC-SRO4超声波模块

HC-SRO4超声波模块。超声波测距模块一般有发射、接纳和信号处理三个部分。作业时，超声波发射器只需求在触发端给一个至少10μs的高电平信号，它就会主动发送8个40 kHz的方波，主动检测是否有回来的信号。用超声波模块首要用于纠正坐姿需求，咱们会经过超声波的测距功用来时刻提示用户在作业学习时要坚持正确的坐姿，一旦用户坐姿误差太大，台灯将会宣布报警提示声，让用户培育杰出的坐姿习气。

2.3 人体热释电探头

人体热释电探头。用人体热释电模块能够实时检测到是否有人经过，如果有回来信号则台灯主动敞开，能够便运用户第一时刻运用并能够记载入座时刻，及时给予反应信息提示，一起有利于用户的夜间运用。当感应到有人经过它便会主动开灯，便当夜间人们的日子，且不影响家人的正常歇息。关于惧怕黑夜的人来说台灯夜间有一个小夜灯形式，能够让用户安心入眠，保证更好的睡觉质量。

2.4 光电传感器

光电传感器。光电传感器模块有三个引脚，别离是VCC、GND和信号输出端。每个光电传感器的信号输出引脚别离连到STM32单片机的一个GPIO端口上。当该光电门被遮挡住的时分，会给STM32单片机发送一个数字电平信号，单片机接纳到信号后，再进跋涉一步处理。单个光电传感器的电路原理图如图4所示。

本规划中选用四个光电探头，合作STM32的守时器功用，编写了一个简略的算法，能够检测到两种方向不同速率的手势挥动，然后运用不同的手势来操控台灯的开关以及亮度。当正向挥动手势时，能够翻开台灯，手势挥动速度越快，台灯翻开就越亮;当反向挥动手势时，能够下降台灯的亮度，当手势挥动速度到达必定值时，台灯将被封闭。这一功用为智能台灯的日常运用，增添了少许趣味。

2.5 时钟显现PCF8563模块

时钟显现PCF8563模块。PCF8563是一款低功耗CMOS实时时钟日历芯片。PCF8563芯片经过I2C方法与STM32单片机进行数据交互，将其所计得的时刻发送给STM32单片机并在数码管和手机APP端同步显现。其电路原理图如图5所示。

该模块为咱们获取实时时刻供给了保证，一起能够让台灯“知道”时刻，然后在夜晚起夜上厕所时以弱小的灯火翻开照明，不会给人眼带来激烈的灼刺感。能够使手机APP页面端实时更新数据供给牢靠的时刻参阅依据。

经过以上模块的协作，咱们将各模块搜集的数据上传至云端，与手机APP之间进行打通衔接，让台灯具有了“思想”，它能尽或许多地满意人们的日子需求，进步人们的日子质量。智能台灯的硬件实物图如图6所示。

3 软件规划

在Android studio软件开发渠道上编写了名为“智能台灯”的手机APP。经过机敏云硬件开发渠道，完结台灯的长途监控功用。

3.1 机敏云iot开发渠道

机敏云，广州机敏云物联网科技有限公司旗下品牌。首要为开发者供给物联网设备的自助开发东西、后台技能支持服务、设备长途操控办理、数据存储剖析、第三方数据整合、硬件交际化等技能服务，也为智能硬件厂家供给一站式物联网开发和运维服务，将智能硬件产品开发周期最快缩短到半响，快速完结智能化。因而在咱们的智能台灯上，接入机敏云进行开发，完结了台灯的长途操控、主动化和智能化。

3.2 APP主界面

APP主界面。该使用主页面上有多种灯火形式挑选功用，一起具有进度条调理灯火亮度、显现当时温湿度、光强度、时刻守时开关、语音开关以及作业数据显现等，便运用户的更多日子需求。其界面如图7所示。

3.3 APP时钟操控界面

时钟操控界面能够完结长途在线实时调理智能台灯上的数字时钟，并能够主动校准智能台灯的时刻。为智能台灯更好的“知道”时刻打下根底。其界面如图8所示。

3.4 灯火形式挑选界面

灯火形式挑选界面，能够经过机敏云云端，在线实时改动智能台灯的作业状况，依据硬件规划，有三种形式可供挑选，别离为“作业形式”、“夜间形式”以及“外出形式”。其界面如图9所示。

4 规划中的立异点

从台灯的规划视点，本规划在以往的一般LED台灯的规划根底上加入了许多新颖的立异理念和规划元素：

1、用手机APP完结对台灯进行长途监控，运用便当并能够实时了解家庭环境的最新状况;

2、主动调光、语音调光、手动调光给日常灯火场景供给了多种挑选;

3、手势调理光照亮度，经过扫描手速的快慢与方历来改动亮光;

4、关于坐姿的纠正有必定协助，能够协助运用者培育杰出的坐姿习气，促进身体健康;

5、久坐提示、守时提示、小夜灯等功用能够为健康日子供给便当和保证。

科学技能是第一生产力，立异是科技不断进步的力气源泉。立异要更好地服务于人类的日子，进步人们的日子水平。智能台灯的多处立异点，期望能够为未来的规划者供给更好的立异规划思路。

5 定论

现在社会上的台灯使用比较广泛，包含家庭、学习、作业各个领域。并且台灯的款式也琳琅满目。但很少有一款真实的物联网、智能化概念的台灯。因而，本文中的智能台灯将在许多方面改写人们对智能台灯概念上的知道，该台灯规划方案的提出，为咱们的日子带来了更多的舒适、智能与人性化。产品的最终目标便是为人服务，人性化、智能化的规划终将得到社会的认可，本文中提出的智能台灯规划思想，期望能够为未来物联网年代的智能小家电的开展，做出一个新的探究与测验。

参阅文献：

[1]陈锦涛,黄家晖,周华通,等.依据机敏云的智能家居体系规划与完结[J].电子世界,2017(12):161.

[2]黄鑫,林伟.依据机敏云的智能晾衣操控体系[J].微型机与使用,2017,36(19):90-92.

[3]熊志辉,王仁波.依据STM32的智能学习台灯规划[J].电子世界,2016(08):160-161.

[4杨晓羽,张黔,许霄彤,等.依据Arduino与Android渠道下的智能台灯APP的规划[J].电子世界,2017(05):180-181+187.

本文来源于《电子产品世界》2018年第5期第59页。

作者：张凌燕1 祝朝坤1 鲁猛2 1.郑州工商学院机械与电信工程学院(河南郑州 451400) 2.河南省简能物联网科技有限责任公司(河南郑州 450000)

张凌燕(1989-)，女，硕士，演究方向：嵌入式体系;祝朝坤，男，硕士，研讨方向：无线传感器网络。

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