基于STM32智能台灯的设计与实现

基于STM32智能台灯的设计与实现摘要：随着能源的短缺，节能环保越来越被大家所重视。目前有许多台灯设计不合理，以至于能源被大大浪费。另外中国青少年的近视率一直居高不下，成为困扰中国家庭的主要问题。随着科学技术的进步，科学家希望通过人工干预和治疗，从根本上解决近视问题。然而现代医学的发展虽然可以解决很多曾经困扰人类的疑难问题，却仍然不能从根源上预防和祛除近视。我们通过对影响视力的各种因素进行实验，发现造成青少年视力下降的最主要根源是灯光。传统护眼灯为了达到提高频率的目的，使用了高频镇流器，使得护眼灯的电磁辐射远比一般的电器高得多，是手机、电脑的数倍甚至数十倍，严重影响视力。而LED照明技术的出现，为我们提供了消除仅是问题的途径。为了使电力得到高效利用，本文提出一种基于单片机的智能LED台灯设计，该台灯具有手动、自动两种调节方式，能够在保证正常实用的状况下又能使电力得到充分利用。关键词：STM32单片机；红外热释传感器；LCD1602；红外测距1.设计背景及目的随着科技的快速发展，人们享受着科技给生活带来的便利和生活品质的提升，与传统的产品相比，具有高科技含量的产品有着明显的优势，也更受人们的欢迎。而台灯已成为不可或缺的家居用品，但大多数台灯只能实现照明功能，这显然不能满足现代人的生活需求。在每天用眼的时代要学会更好的保护自己的视力，为避免现在普通台灯的诸多缺陷伤害尤为重要。在这里，我们提出设计一种LED智能调光台灯。与普通台灯相比，结合高科技的加持，家用电器的功能相比较以前更全面，也更偏向于智能，更满足现在社会的需求。同时在目前全球资源稀缺的情况下，节约已然成为必须要做的事情，设计这样一种智能系统来控制台灯的功能损耗。我们采用低耗LED为光源控制，再加上自动开、关功能和智能调光模式，与现代社会低碳设计理念相符，并且更加的智能化和人性化，这就是本次设计的意义所在。我们考虑中国国内现在台灯的巨大发展空间，LED照明逐渐成为新世纪的宠儿，而目前国内台灯技术仍处于较低水平，简单的照明功能，智能台灯并不能完全满足未来消费者对高质量生活的追求，因此我们结合国内外情况保存考虑未来的半导体照明智能台灯这一设想发展2设计方案：设计采用STM32F407ZG作为主控芯片，LCD1602液晶显示，通过单片机及多个模块综合运用以达到多功能的实现。智能台灯分为手动和自动两种模式，手动模式下，用户通过按键进行三级调光；自动模式下，通过光敏电阻获取光照强度值，通过PWM进行自动调光。智能台灯采用红外热释传感器作为人体感应模块，在无人的情况下，自动关闭台灯，减少资源的浪费；通过红外测距模块来检测用于与台灯及桌子间的距离，若用户距离桌子过近，蜂鸣器报警，从而起到对用户进行坐姿纠正的效果。此外，台灯还有定时器计时功能，计时用户学习的时间若学习时间过长，则通过语音模块提示用户学习时间过长，请适当休息。设计方案框图如图1所示：3硬件设计3.1以STM32F4为核心的中央处理部分STM32F407ZET6是一款32位144引脚高级连接与加密微控制器单元，带有单精准度浮点运算单元，支持所有ARM单精准度数据处理指令与数据类型.它还允许执行全套DSP指令，以及包含1个用于增强应用程序安全性的内存保护单元.它包含高达4kB备份SRAM的高速嵌入式存储器，以及多种增强型I/O与外设，连接至2条APB总线，3条AHB总线与1个32位多AHB总线阵列.该设备提供3个12位模数转换器，2个数模转换器，1个低功率RTC与12个通用16位计时器，2个通用32位计时器，1个真随机数发生器，并具有标准与高级通讯接口.3.2LCD1602显示电路LCD1602是一种字符型液晶显示器，它的主控芯片是HD44780或者其它兼容芯片。有16引脚和14引脚，与16引脚相比，缺少背光电源和地线，共有四种基本操作，与RS和RW口控制，内置DDRAM，即显示数据RAM，用来寄存器显示的字符代码，共80个字节，电路连接图如图2所示。3.3光敏电路光敏电阻又称光导管，常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。光敏电阻器是利用半导体的光电导效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器，又称为光电导探测器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。还有另一种入射光弱，电阻减小，入射光强，电阻大。4程序设计在本程序设计中，首先对各模块化及传感器进行初始化，之后选择相应的模式，在手动模式下，分为三级调光；在自动模式下，通过光敏电阻进行PWM调光。打开台灯，开始计时，当学习时间过长，蜂鸣器响，提示用户休息。5结束语该项目从视力的保护以及节能减排的角度出发，阐述了该项目研究的目的。项目的设计对青少年视力保护具有重要意义，同时也响应当下节能减排的号召，减少资源的浪费。1.3参考文献：[1]茹天圆,吴进辉,刘童.智能学习台灯的设计与实现[J].电子测试,2019(3):3.[2]熊志辉,王仁波.基于STM32的智能学习台灯设计[J].电子世界,2016(8):2.[3]位永辉,杨威.基于BISS0001的智能台灯设计[J].中小企业管理与科技,2010(30):2.[4