基于STM32智能臺(tái)燈的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

基于STM32智能臺(tái)燈的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要：隨著能源的短缺，節(jié)能環(huán)保越來(lái)越被大家所重視。目前有許多臺(tái)燈設(shè)計(jì)不合理，以至于能源被大大浪費(fèi)。另外中國(guó)青少年的近視率一直居高不下，成為困擾中國(guó)家庭的主要問(wèn)題。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，科學(xué)家希望通過(guò)人工干預(yù)和治療，從根本上解決近視問(wèn)題。然而現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展雖然可以解決很多曾經(jīng)困擾人類的疑難問(wèn)題，卻仍然不能從根源上預(yù)防和祛除近視。我們通過(guò)對(duì)影響視力的各種因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)造成青少年視力下降的最主要根源是燈光。傳統(tǒng)護(hù)眼燈為了達(dá)到提高頻率的目的，使用了高頻鎮(zhèn)流器，使得護(hù)眼燈的電磁輻射遠(yuǎn)比一般的電器高得多，是手機(jī)、電腦的數(shù)倍甚至數(shù)十倍，嚴(yán)重影響視力。而LED照明技術(shù)的出現(xiàn)，為我們提供了消除僅是問(wèn)題的途徑。為了使電力得到高效利用，本文提出一種基于單片機(jī)的智能LED臺(tái)燈設(shè)計(jì)，該臺(tái)燈具有手動(dòng)、自動(dòng)兩種調(diào)節(jié)方式，能夠在保證正常實(shí)用的狀況下又能使電力得到充分利用。關(guān)鍵詞：STM32單片機(jī)；紅外熱釋傳感器；LCD1602；紅外測(cè)距1.設(shè)計(jì)背景及目的隨著科技的快速發(fā)展，人們享受著科技給生活帶來(lái)的便利和生活品質(zhì)的提升，與傳統(tǒng)的產(chǎn)品相比，具有高科技含量的產(chǎn)品有著明顯的優(yōu)勢(shì)，也更受人們的歡迎。而臺(tái)燈已成為不可或缺的家居用品，但大多數(shù)臺(tái)燈只能實(shí)現(xiàn)照明功能，這顯然不能滿足現(xiàn)代人的生活需求。在每天用眼的時(shí)代要學(xué)會(huì)更好的保護(hù)自己的視力，為避免現(xiàn)在普通臺(tái)燈的諸多缺陷傷害尤為重要。在這里，我們提出設(shè)計(jì)一種LED智能調(diào)光臺(tái)燈。與普通臺(tái)燈相比，結(jié)合高科技的加持，家用電器的功能相比較以前更全面，也更偏向于智能，更滿足現(xiàn)在社會(huì)的需求。同時(shí)在目前全球資源稀缺的情況下，節(jié)約已然成為必須要做的事情，設(shè)計(jì)這樣一種智能系統(tǒng)來(lái)控制臺(tái)燈的功能損耗。我們采用低耗LED為光源控制，再加上自動(dòng)開、關(guān)功能和智能調(diào)光模式，與現(xiàn)代社會(huì)低碳設(shè)計(jì)理念相符，并且更加的智能化和人性化，這就是本次設(shè)計(jì)的意義所在。我們考慮中國(guó)國(guó)內(nèi)現(xiàn)在臺(tái)燈的巨大發(fā)展空間，LED照明逐漸成為新世紀(jì)的寵兒，而目前國(guó)內(nèi)臺(tái)燈技術(shù)仍處于較低水平，簡(jiǎn)單的照明功能，智能臺(tái)燈并不能完全滿足未來(lái)消費(fèi)者對(duì)高質(zhì)量生活的追求，因此我們結(jié)合國(guó)內(nèi)外情況保存考慮未來(lái)的半導(dǎo)體照明智能臺(tái)燈這一設(shè)想發(fā)展2設(shè)計(jì)方案：設(shè)計(jì)采用STM32F407ZG作為主控芯片，LCD1602液晶顯示，通過(guò)單片機(jī)及多個(gè)模塊綜合運(yùn)用以達(dá)到多功能的實(shí)現(xiàn)。智能臺(tái)燈分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種模式，手動(dòng)模式下，用戶通過(guò)按鍵進(jìn)行三級(jí)調(diào)光；自動(dòng)模式下，通過(guò)光敏電阻獲取光照強(qiáng)度值，通過(guò)PWM進(jìn)行自動(dòng)調(diào)光。智能臺(tái)燈采用紅外熱釋傳感器作為人體感應(yīng)模塊，在無(wú)人的情況下，自動(dòng)關(guān)閉臺(tái)燈，減少資源的浪費(fèi)；通過(guò)紅外測(cè)距模塊來(lái)檢測(cè)用于與臺(tái)燈及桌子間的距離，若用戶距離桌子過(guò)近，蜂鳴器報(bào)警，從而起到對(duì)用戶進(jìn)行坐姿糾正的效果。此外，臺(tái)燈還有定時(shí)器計(jì)時(shí)功能，計(jì)時(shí)用戶學(xué)習(xí)的時(shí)間若學(xué)習(xí)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則通過(guò)語(yǔ)音模塊提示用戶學(xué)習(xí)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，請(qǐng)適當(dāng)休息。設(shè)計(jì)方案框圖如圖1所示：3硬件設(shè)計(jì)3.1以STM32F4為核心的中央處理部分STM32F407ZET6是一款32位144引腳高級(jí)連接與加密微控制器單元，帶有單精準(zhǔn)度浮點(diǎn)運(yùn)算單元，支持所有ARM單精準(zhǔn)度數(shù)據(jù)處理指令與數(shù)據(jù)類型.它還允許執(zhí)行全套DSP指令，以及包含1個(gè)用于增強(qiáng)應(yīng)用程序安全性的內(nèi)存保護(hù)單元.它包含高達(dá)4kB備份SRAM的高速嵌入式存儲(chǔ)器，以及多種增強(qiáng)型I/O與外設(shè)，連接至2條APB總線，3條AHB總線與1個(gè)32位多AHB總線陣列.該設(shè)備提供3個(gè)12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，2個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器，1個(gè)低功率RTC與12個(gè)通用16位計(jì)時(shí)器，2個(gè)通用32位計(jì)時(shí)器，1個(gè)真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，并具有標(biāo)準(zhǔn)與高級(jí)通訊接口.3.2LCD1602顯示電路LCD1602是一種字符型液晶顯示器，它的主控芯片是HD44780或者其它兼容芯片。有16引腳和14引腳，與16引腳相比，缺少背光電源和地線，共有四種基本操作，與RS和RW口控制，內(nèi)置DDRAM，即顯示數(shù)據(jù)RAM，用來(lái)寄存器顯示的字符代碼，共80個(gè)字節(jié)，電路連接圖如圖2所示。3.3光敏電路光敏電阻又稱光導(dǎo)管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長(zhǎng)的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電的作用下作漂移運(yùn)動(dòng)，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器，又稱為光電導(dǎo)探測(cè)器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。還有另一種入射光弱，電阻減小，入射光強(qiáng)，電阻大。4程序設(shè)計(jì)在本程序設(shè)計(jì)中，首先對(duì)各模塊化及傳感器進(jìn)行初始化，之后選擇相應(yīng)的模式，在手動(dòng)模式下，分為三級(jí)調(diào)光；在自動(dòng)模式下，通過(guò)光敏電阻進(jìn)行PWM調(diào)光。打開臺(tái)燈，開始計(jì)時(shí)，當(dāng)學(xué)習(xí)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，蜂鳴器響，提示用戶休息。5結(jié)束語(yǔ)該項(xiàng)目從視力的保護(hù)以及節(jié)能減排的角度出發(fā)，闡述了該項(xiàng)目研究的目的。項(xiàng)目的設(shè)計(jì)對(duì)青少年視力保護(hù)具有重要意義，同時(shí)也響應(yīng)當(dāng)下節(jié)能減排的號(hào)召，減少資源的浪費(fèi)。1.3參考文獻(xiàn)：[1]茹天圓,吳進(jìn)輝,劉童.智能學(xué)習(xí)臺(tái)燈的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子測(cè)試,2019(3):3.[2]熊志輝,王仁波.基于STM32的智能學(xué)習(xí)臺(tái)燈設(shè)計(jì)[J].電子世界,2016(8):2.[3]位永輝,楊威.基于BISS0001的智能臺(tái)燈設(shè)計(jì)[J].中小企業(yè)管理與科技,2010(30):2.[4