引言隨著智能控制理論研究的深入，且單片機應用的普及，家電變得越來越智能化，且價格也變得平民化，日常生活也越來越便利、舒適。隨著家用電器的發展，臺燈也緊隨智能化發展的腳步，變得更加高效、智能，傳統使用的臺燈只有照明的功能，滿足不了現代人希望在良好的環境下學習的愿望。因此，本次臺燈設計有兩個主要目的：一是具有智能語音識別功能，通過口頭語言來控制開關燈，提高亮度，降低亮度，從而解放你的雙手，進而可以把更多的精力投入到你的工作和學習當中。二是具有自動亮度調節和手動亮度調節功能，既可以通過光敏電阻采集外界環境光線，又可使用按鍵手動調節臺燈亮度。這使得生活更輕松智能的同時，也更有利的節約能源和環保。1.1研究背景和意義隨著社會的不斷進步和科學技術的迅速發展，傳統的臺燈只具有照明功能，無法滿足現代人在良好環境中學習的愿望。隨著人工智能和單片微型計算機的發展，臺燈的智能化發展已成為人們生活的迫切需求。傳統的臺燈調光方法通常采用一個或兩個檔位調節的方式，很難獲得人們感覺舒適的亮度，通常是手動調光和手動開關燈，這對人們來說是不方便的。找到打開臺燈的開關，特別是在黑暗中，并不是那么容易。目前，智能臺燈在控制功能方面相對簡單，臺燈亮度的切換由光電阻器或光敏三極管進行采樣，由控制器處理數據后進行亮度調節，沒有真正深入的研究智能的臺燈。所以，給人的印象是臺燈功能不便捷且性價比不高，不能滿足人們對其的期望，且如果控制方法是單一的，一旦該控制方法失效，則會給用戶帶來使用上的不便。為了解決現有臺燈的不足，將科學技術灌輸到人們生活的各個方面，滿足人們的日常需求，順應環保、節能的生活理念。本文提出了一種基于語音控制的智能臺燈。1.2發展現狀及趨勢臺燈的發展可分為三代：第一代通常使用白熾燈泡、熒光燈管作為光源，供電通常使用220VAC。此種燈具有許多缺點，一個是燈的工作電壓是220VAC，使用中容易出現漏電等危險，另一個是熒光燈存在頻閃效應，長時間使用，會對人的眼睛造成較大損傷，且耗電量大。一般來說，此種燈需要手動控制，忘記將其關閉會浪費資源。第二代臺燈采用LED作為光源。它具有發光效率高，工作電壓高，能耗低，無輻射，壽命長等優點。具有一定的智能化，并且可以在黑暗環境中自動打開燈。第三代臺燈具有更高的智能性。它是一款由+5V直流電源供電的人體智能臺燈。這一代智能臺燈可用于提醒用戶糾正錯誤的坐姿，并防止脊柱畸形和近視。目前，第三代智能臺燈具有完美的功能和高智能，但市場上的價格普遍較高，這限制了智能臺燈的發展。目前的智能臺燈在控制功能方面相對單一，主要是通過光電阻器或光電晶體管對環境照明進行采樣以控制臺燈的開關機及控制亮度。或者使用熱釋電紅外探測或超聲波來檢測是否有人正在接近，實現對臺燈開關的控制。將語音控制和自動控制與智能臺燈相結合的研究相對較少。因此，消費者的感覺是臺燈具有單一功能并且太昂貴，并且對用戶的感覺不是完全人性化的，并且沒有足夠的個性。控制功能單一，如果控制功能失效，則給用戶帶來不便。而在臺燈的自動控制中，通常使用光電傳感器或熱釋電紅外探測技術，該技術對周圍環境非常敏感，容易受到外界環境的影響。例如，家中寵物的存在，可能影響燈的可靠性和穩定性。對于調光方法，一般只選擇一個或兩個級別的檔位，很難提供讓人感到舒適的照明，尤其黑暗中實現對臺燈的控制相對交難，特別是找到一個開關來打開燈。為了解決現有智能臺燈的不足，將科學技術融入人們生活的方方面面，提升人們的日常生活指令，營造環保，環保節能的新生活理念。本文提出了基于語音控制的智能LED臺燈及其控制方法。本設計不只限于臺燈，也可以運用到其他的傳統家用照明或其他遙控家用電器中，從而大大提高了產品的實用性。為了滿足人們的各種亮度要求，燈具中使用的調光技術是基于PWM的LED無級調光技術，可以調節LED的亮度。調光技術的應用不僅可以大大提高臺燈使用的靈活性和實用性，還可以提高產品的可靠性。臺燈狀態控制不再是單個機械開關控制，而是具有多傳感器控制的電子開關。內置語音傳感器，人體紅外傳感器，亮度傳感器和距離傳感器可以監控環境的實時變化。多傳感器技術的使用可以減少周圍環境突然變化對燈具的影響，大大提高燈具的穩定性和可用性，擴展其功能，使其更加實用、更智能和更節能。1.3本文主要研究內容本設計以STC89C52RC為控制核心，制定了語音智能臺燈的實現方案，根據確立的方案進行了硬件、軟件設計，并完成了實物的制作和調試。智能臺燈控制方式主要包括自動模式和手動模式，詳細為：1、自動模式（1）采集環境中光線強度，根據實際采集值，進行臺燈亮度的自動調節，使環境亮度達到適宜人眼的亮度，實現對人眼的保護。（2）通過語音，實現對臺燈的開、關、升高亮度和降低亮度的功能；2、手動模式手動控制臺燈的啟動、亮度等級設定，可調整臺燈亮度到自己感覺舒適的等級。第2章系統方案論證2.1系統總體方案確定以51單片機為主控制芯片，實現語音控制的智能臺燈功能，包括語音采集模塊、光照強度采集模塊、狀態指示模塊、照明模塊和按鍵模塊，主要功能為：語音采集模塊：選用LD3320語音識別模塊識別口令，轉化成數字信號提供給單片機，單片機根據具體指令控制燈的開、關燈和亮度等級，實現亮度的語音控制；具體指令為“打開臺燈”（臺燈點亮）、“關閉臺燈”（臺燈關閉）、“升高亮度”（臺燈亮度升高）、“降低亮度”（臺燈亮度降低）。光照強度采集模塊：選用光敏電阻采集外界光線亮度自動調節亮度。狀態指示模塊：由發光二極管組成，實現系統狀態指示功能，包括4個狀態指示燈，1個是電源開關指示燈（紅色發光二極管）、1個語音模塊工作指示燈（黃色發光二級管）、1個手動調節亮度指示燈（綠色）、一個自動亮度調節指示燈（紅色發光二級管）。按鍵模塊：系統設計3個按鍵。1個單片機復位按鍵：該按鍵按下時，單片機復位，從main函數開始執行程序；1個自動亮度調節啟動按鍵，當該按鍵按下時，通過光敏電阻感應外界光線，自動調節臺燈亮度；1個手動調節按鍵：該按鍵可以手動設置臺燈亮度等級，分為5級可調。照明模塊：使用PT4115驅動芯片配合以LED燈，實現光照亮度的調節。圖2-1系統整體架構圖Fig.2-1Overallarchitectureofthesystem2.2模塊方案論證2.2.1控制器的選擇單片機現在可謂是鋪天蓋地，種類繁多，各個廠商們也在速度、內存、功能上各有特點，下面對比常用的51單片機、MSP430單片機，已選擇適合于本設計的控制器。1.51單片機最早Intel公司推出的單片機系列產品，是最容易上手的單片機。具有豐富的邏輯為操作功能和指令系統，可以稱作經典一代。其主要特點為：1）內部RAM區域包含一個雙重功能地址區域，使操作更加靈活；2）具有乘法、除法指令，極大提高了編程的靈活性；3）可進行按位操作，包含特殊功能寄存器的位操作和按位的邏輯運算。2.MSP430單片機由德州儀器公司推出的低功耗單片機，其主要特點為：1）采用了精簡指令集，尋址方式豐富；2）快速的運算速度，可實現125ns的指令周期；3）超低功耗，芯片的低供電電壓、靈活配置的工作時鐘保證了其較低的功耗；4）提供不同工作模式。5）具有豐富的中斷源，可任意嵌套，使用時靈活方便。51單片機具有易上手、指令豐富的特點，因此本設計選用51單片機作為控制器。2.2.2語音識別方案選擇方案一：采用DSP實現使用DSP控制器，配合以動態時間規整算法，實現語音識別功能，可以解決模板匹配中的發聲問題。然而，為了實現語音識別功能，需要使用DSP芯片重寫或移植一系列算法，硬件上必須首先預處理鎖輸入的模擬音頻信號，并在聲學上對其進行建模。該種方式實現較為困難，話費時間可能較長。方案二：使用專用語音芯片選用LD3320非特定人類語音識別芯片。該芯片集成有AD、DA轉換器、麥克風接口、語音輸出接口等語音識別處理器及外部電路。該芯片不需要閃存和RAM等外部輔助芯片，并且為了節約能源和效率化直接嵌入到現有產品中，實現語音識別、語音控制、人機之間的相互作用。而且，能夠任意編輯識別出的關鍵字的列表，所以可以在寄存器中寫入諸如“關燈，請關燈，我要關燈”的控制命令的關鍵字。綜合考慮，采用方案二。2.2.3光照強度采樣檢測的選擇方案方案一：光敏電阻使用光電阻器對光強度進行采樣，光敏器件通常用于光測量、光控制和光電轉換，將光變化轉換成電變化，具有電路控制簡單、實現方法簡單的特點。方案二：專用集成芯片使用數字光照強度檢測芯片，此種芯片價格較高，控制方式較為復雜。綜合考慮，采用方案一。2.2.4LED驅動的選擇方案LED是具有負溫度特性的敏感半導體部件，因此在實際使用時必須使用可控制的驅動器來穩定操作狀態。LED不像普通白熾燈直接連接到220V交流電源那樣工作，典型的LED需要3至4伏的低壓恒流電流驅動。應用在不同場合的LED燈需要配備有不同的驅動器，因此，有必要選擇穩定可靠的LED驅動器，以達到必要的亮度要求和工作穩定性，并確保每個LED的亮度和色度。方案一：分離元件搭建從理論上講，利用FET和運算放大器等獨立元件構建LED的恒定電流和電壓絕對是最簡單的。但是，實際應用中，需要選擇合適的驅動方案以保證驅動器的長期可靠運行，使用分離原件搭建的方式，保證驅動器長期可靠運行，實現上具有一定的難度，尤其是驅動效率難以滿足設計要求，且運算放大器通常需要雙電源工作條件，這增加了電源的設計難度。此外，很難控制獨立原件的功耗，由于其自身設計缺陷的原因，導致部分功率轉換成熱量，造成了能量的消耗，影響了設備的壽命和穩定性。方案二：集成芯片選用PT4115高調光比LED恒流驅動器。PT4115是一款降壓型恒流源LED驅動器，具有電感電流導通模式，可用于驅動一個或多個串并聯LED。PT4115的可調輸出電流可調至1.2A。具有較寬的輸入電壓范圍，LED驅動能力高達幾十瓦特，可適用于許多應用。PT4115采用高端電流采樣來設置平均LED電流，并內置功率開關，可通過該表DIM引腳PWM脈沖的占空比實現調光。當DIM電壓降至0.3伏以下時，電源開關關閉，PT4115進入待機模式，工作電流非常低。為降低設計難度，同時考慮系統的穩定性，本設計選用方案二。2.2.5電源設計方案選擇方案一：使用220VAC經整流、濾波、穩壓后實現使用外部220VAC電源，配合以降壓、整流、濾波和穩壓芯片，提供系統所需要的5V電壓。方案二：電池供電使用電池供電，具有好攜帶、獨立使用、重量輕的特點。但是電池，使用時間有限，即使可充電電池，也面臨反復充電的問題，不能連續性工作，對使用造成諸多不便。為保證使用的連續性，臺燈一般使用220VAC供電，臺燈內部可設計電路，將220VAC轉換成+5V信號，因此選擇方案一的實現方法。第3章系統硬件電路設計3.1控制器硬件電路設計3.1.1STC89C52RC介紹考慮到本系統所需要的資源，考慮成本，決定選用51系列中的STC89C52RC單片機作為控制器。。同時又可以實現51單片機不能實現的功能，能夠完整的匹配本設計所需要的功能。其主要特點包括：三個16位定時器/計數器，全雙工串行口8KB字節Flash，512字節RAM，4KBEEPROM；最高運作頻率35Mhz，6T/12T可選支持兩種軟件選擇省電方式32個I/O端口空閑模式下，CPU停止工作，允許定時器/計數器、中斷等模塊繼續工作。圖3-1STC89C52RC單片機引腳圖Fig.3-1STC89C52RCMCUpindiagram3.1.2STC89C52RC最小系統1）晶振電路晶體振蕩器電路是具有一個芯片的微信計算機提供的穩定的振蕩頻率。晶體振蕩器是單芯片工作的起點。單芯片的微電腦基于外部晶體振蕩器的節拍執行控制程序，它是單片機的“動力源”。時鐘晶振電路如圖3-2所示。晶振振動頻率為12MHz，同時外接C1、C2兩個30pF的電容，啟動輔助石英晶振啟振的作用。圖3-2時鐘電路Fig.3-2Circuitofclock2）復位電路MCU的復位引腳是RST引腳，MCU復位可分為兩種模式：內部復位模式和外部復位模式。程序控制內部復位模塊，外部控制由復位按鈕完成。本設計采用上電復位和按鍵復位兩種復位方式，均通過外部復位電路實現，詳細硬件電路如圖3-3所示。當主板上電后，電源VCC對C3電容充電，初始時，C3兩端電壓為0V，隨著時間的推移，電容兩端的壓降不斷上升，電阻R5兩端的壓降逐漸降低，當reset引腳電壓大于2.4V時，單片機RESET引腳識別為高電平，單片機持續復位，不執行程序。伴隨著C3兩端充電的繼續reset引腳電壓逐漸降低，當小于0.4V，單片機識別為低電平，則退出復位，啟動正常工作。按鍵復位實現過程為：當K2按鍵按下時，reset引腳與VCC相連，單片機識別為高電平，此時處于復位過程；當K2按鍵抬起時，reset引腳為接地，單片機識別為低電平，為正常工作狀態，正常執行程序。圖3-3復位電路Fig.3-3Resetcircuit3.2語音識別模塊設計3.2.1語音識別模塊介紹LD3320是一款語音識別/聲控芯片，基于非特定人語音識別技術。提供真正的單芯片語音識別解決方案，LD3320集成了高精度A/D和D/A接口，無需外部輔助閃存和RAM，可實現語音識別、語音控制和人機對話。并且，識別的關鍵字列表是可動態編輯的。基于LD3320，即使使用簡單的系統作為主控制芯片，也能輕松的實現語音識別等功能。此芯片的主要特點有：不是特定的語音識別技術，不需要用戶進行錄音練習。只需將需要識別的關鍵字以字符串的形式寫入芯片，這樣下次識別時就可以立即生效。內置高精度的轉換通道，無需再在外部設置AD芯片。具有較高精度的語音識別。此芯片擁有兩種用戶使用模式，一種是觸發識別模式，另一種時循環識別模式。本次設計使用的是觸發識別模式，首先對語音識別模塊發出一級口令“小杰”，如圖3-4所示，主板上對應的指示燈點亮，此時模塊進入語音識別過程，用于可以發出二級口令，如圖3-5所示，即“打開臺燈”（臺燈點亮）、“關閉臺燈”（臺燈關閉）、“升高亮度”（臺燈亮度升高）、“降低亮度”（臺燈亮度降低）四種指令中的任一指令，如果匹配成功，則執行相應的語音控制動作，即打開臺燈、關閉臺燈、調光亮度、降低亮度。如此循環操作識別。圖3-4一級口令狀態圖Fig.3-4Level1passwordstatusdiagram圖3-5二級口令狀態圖Fig.3-5Level2passwordstatusdiagram圖3-6LD3320模塊實物圖Fig.3-6LD3320modulephysicalmap3.2.2接口電路設計LD3320識別語音輸入，轉換成數字信號提供單片機使用，語音輸入控制指令包括“打開臺燈”（臺燈點亮）、“關閉臺燈”（臺燈關閉）、“升高亮度”（臺燈亮度升高）、“降低亮度”（臺燈亮度降低）四種，單片機讀取該模塊轉換后的數值，依據指令控制LED執行相應動作。語音識別接口電路如圖3-7所示。使用串口模塊實現對語音模塊的初始化設置、關鍵詞寫入，并讀取匹配的結果。語音識別模塊內部集成控制器，對外提供RXD、TXD串行調試接口，通過該接口可以將修改好的程序下載到模塊控制器內部，可以修改的內容為：添加語音識別的關鍵詞和對應的識別碼、語音關鍵詞識別結果處理函數等信息。利用該模塊提供的GPIO與51單片機相連，當四種指令識別成功后，會將與單片機相連的IO口拉低，以表示匹配成功，具體為：P00引腳由高電平變為低電平：打開臺燈指令識別正確；P01引腳由高電平變為低電平：關閉臺燈指令識別正確；P02引腳由高電平變為低電平：調高亮度指令識別正確；P03引腳由高電平變為低電平：調低亮度指令識別正確；單片機通過判斷P00~P03引腳的狀態，控制光照亮度控制電路，實現相應功能，接口電路如圖3-7所示。圖3-7LD3320模塊接口電路Fig.3-7LD3320moduleinterfacecircuit3.3LED驅動電路設計3.3.1PT4115驅動芯片介紹該設計使用PT4115LED驅動芯片來驅動LED，PT4115是一款降壓型恒流源LED驅動器，具有電感電流導通模式，可用于驅動一個或多個串并聯LED。PT4115的可調輸出電流可調至1.2A。具有較寬的輸入電壓范圍，LED驅動能力高達幾十瓦特，可適用于許多應用。PT4115采用高端電流采樣來設置平均LED電流，并內置功率開關，可通過該表DIM引腳PWM脈沖的占空比實現調光。當DIM電壓降至0.3伏以下時，電源開關關閉，PT4115進入待機模式，工作電流非常低。圖3-8PT4115引腳圖Fig.3-8PT4115pindiagram引腳說明SW ：功率開關的漏端CSN：電路采樣端，CSN和VIN之間連接采樣電阻GND：信號和功率地ExposedPAD：散熱端，貼在PCB板上實現對芯片的降溫DIM：開、關控制端，模擬或PWM調光端VIN：電源輸入端控制方式LED平均電流設置在VIN和CSN之間連接電阻RS，該電阻決定了LED平均電流，計算公式為：（3.1）上述等式是在DIM引腳懸空或DIM引腳上的電壓高于2.5V低于5V的前提下成立的。實際上，RS設置LED的最大輸出電流，通過調節DIM端子的PWM控制信號，LED的實際輸出電流能降至任意值。PWM孔子實現調光最大平均LED電流由連接在VIN和CSN之間的RS電阻決定。通過向DIM引腳輸入可變因子PWM信號，可以調節輸出電流以降低亮度。如下式所示;（3-2）如果高電平小于2.5V，則（3-3）關斷模式DIM端輸入0.3V以下的低電平，則關斷電流輸出。軟啟動模式通過將外部電容連接到DIM，電流隨著啟動后電壓的緩慢上升二上升，這樣就能實現軟起動。一般地，外部電容的軟啟動時間約為0.8ms/nF。IC過熱保護(TSD)這個功能設置在PT4115內，用來保證此芯片能夠保持健康的狀態運行。如果芯片的溫度超過了160攝氏度，芯片因此會受到TSD保護并停止電流輸出。當溫度降至140攝氏度以下的時候，芯片就會恢復運行。3.3.2LED驅動電路設計LED驅動電路如圖3-7所示，單片機IO口與light_control引腳相連，但light_control引腳為低電平時，LED+輸出電流基本為零，LED熄滅；當light_control引腳輸出一定占空比的PWM信號時，LED+引腳輸出一定電流，此時LED等點亮，改變控制信號的占空比，可以實現亮度的調節。占空比越大，亮度越高；反之，亮度越小。圖3-9PT4115原理圖Fig.3-9PT4115schematic3.4光照采集電路設計3.4.1光敏電阻的選擇光敏電阻器是利用具有入射光強度的半導體的光電導率的變化而制成的電阻器，又稱之為光電導檢測器光射入的強度大時，電阻值會減小，光的入射強度弱時，電阻值會增加。此外，也會有其他類型的光敏電阻，效果正好相反，光的入射強度強時，電阻值會增加，光的入射強度弱勢，電阻值會減小。內光電效應是光敏電阻原理的基礎。電極引線連接到半導體光敏材料的兩端并封裝在具有透明窗口的管中以形成光敏電阻。電極導管連接到半導體光敏電阻的頂端，并用帶有透明玻璃的管子密封，以形成光電強度；電極通常被梳理以提高靈敏度；用于產生光電強度的材料主要是半導體。硫磺、硒等在一定波長的光下照射時其強度急劇降低的傳感器，由于所有的光載體都參與了電導，由于一個額外的能量場的作用而產生的飄逸會穿透其能量。電子化在電力的正角度和空洞負吸收能量，這迅速的降低了對光敏電阻阻值的抵抗力。一般地，通過涂層、噴灑、燒結等方法，形成一種精細的光敏電阻和一種在絕緣基礎上梳理的aum電極，將導線取出，并用半透明的透鏡密封在一個殼體中，以防范潮汐照射對敏感度產生影響。光敏電阻被廣泛用于測量、控制和光電轉換。光敏電阻對光的敏感性（即光譜特性）非常接近人眼對可見光的反應。只要眼睛能感覺到光的照射，就會導致其電阻變化。光敏電阻控制電路如圖3-12所示。圖3-10光敏電阻電路Fig.3-10Photosensitiveresistorcircuit3.4.2AD轉換芯片的選擇1.芯片介紹本設計選用ADC0832模數轉換芯片，實現模擬信號到數字信號的轉換。該芯片具有2個通道。通過采集的電壓變化時，AD就會輸出不同的電壓。ADC0832是一個分辨率為256。所以在計算5/256每一個值是多少，然后就在lcd1602上來顯示就可以了。我們都知道在智能化儀表中或者是一些工業控制中都是由微型控制計算器或者是處理器來對當前的信息進行處理，處理器讀取數據都是都是數字化的。在我們經常用的的時候把模擬信號轉換為數字信號進行輸出。轉換的原理是采取樣板、保持電路的模擬量和量話。ADC0832有2個通道。芯片具有體積小、兼容性非常高、價格比較便宜。圖3-11ADC0832引腳圖Fig.3-11ADC0832pindiagram2.工作時序ADC0832實現模擬電壓到數字電壓的轉換，具有8個引腳，與單片機相連接時，只需要將片選信號CS、時鐘信號CLK、模擬通道選擇引腳DI、模擬轉換結果輸出引腳DO與單片機的IO接口相連，即可實現對ADC0832的控制。通信過程中，同一時刻，單片機不會同時控制DI和DO兩個引腳，因此為了節約單片機IO資源，可以將DO和DI兩個引腳連接到同一個IO口上。當CS為低電平時，ADC0832正常工作；當為高電平時，ADC0832不工作，此時，其余引腳狀態對芯片不產生影響。啟動轉換時，控制CS信號為低電平，直至A/D轉換完成，當CS為低時，DI引腳在對一個時鐘脈沖之前需要控制為高電平，啟動ADC0832芯片工作。然后在第二個、第三個脈沖時，單片機控制DI引腳，選擇CHO或者CH1模擬輸入通道。通道選擇結束后，DI引腳信號無效，單片機可以讀取DO引腳狀態以獲取轉換后的數據，第四個脈沖下降沿，轉換后的Data7數據位發送到DO數據線上，在CLK上升沿時，單片機可以讀取該數據，第五個脈沖下降沿，轉換后的Data6數據位發送到DO數據線，在上升沿單片機可以讀取該數據。如此循環，知道第11個脈沖讀取Data0位，讀取完成一個字節的數據。之后，輸出相反字節的數據，數據0位先輸出，直到數據8位，至此完成了A/D轉換后數據的獲取。時序圖如圖4-1所示。圖3-12ADC0832的工作時序Fig.3-12OperatingTimingoftheADC0832模擬信號輸入通道的選擇是通過寫SGL/DIF和ODD/SIGN實現的，詳細的對應關系是：當SGL/DIF=1，ODD/SIGN=0時，通道0被選中；當SGL/DIF=1，ODD/SIGN=1時，通道1被選中；當SGL/DIF=0，ODD/SIGN=0時，作為差分形式輸入，且CH0引腳為正端、CH1為負端；當SGL/DIF=0，ODD/SIGN=1時，作為差分形式輸入，且CH0引腳為負端、CH1為正端。表3-1通道地址設置表Tab.3-1Channeladdresssettingtable通道地址通道工作方式說明SGL/DIFODD/SIGNCH0CH100+-差分方式01-+10+單端方式11+電路設計芯片接口說明：1）CS：片選信號。2）CH0：模擬輸入通道0。3）CH1：模擬輸入通道1。4）GND：地。5）DI：通道控制引腳。6）DO：數據引腳。7）CLK：時鐘引腳。8）Vcc/REF：電源/參考電壓引腳。圖3-13AD0832應用電路圖Fig.3-13AD0832applicationcircuitdiagram3.5按鍵模塊設計1.獨立鍵盤獨立按鍵類型使用單個I/O口形成單個按鈕電路。每個按鈕獨占一個I/O口，每個按鈕的操作不會影響其他I/O口的狀態。在獨立按鈕的4個引腳中，2個是一組，每組中的兩個引腳彼此連接。按下按鈕將再次連接兩個組，換句話說，連接了四個引腳。圖3-14獨立按鍵內部結構圖Fig.3-14Independentkeyinternalstructurediagram2.矩陣鍵盤矩陣鍵盤也被稱為一系列的鍵盤，有四行的I/O行線和四行的I/O鍵盤，在每一行的交叉點設置鍵盤這種結構的鍵盤結構可以有效地提高I/O在單片機系統中的使用率，但在程序設計上時復雜的。本系統僅適用3個按鍵，數量不多，因此選用獨立按鍵形式。其中一個復位按鍵，該按鍵按下時，單片機復位，從main函數開始執行程序。1個自動亮度調節啟動按鍵，當該按鍵按下時，通過光敏電阻感應外界光線，自動調節臺燈亮度；1個手動調節按鍵：該按鍵可以手動設置臺燈亮度等級，分為5級可調。電路設計如圖3-14所示，正常情況下輸入到IO口的為低電平，當按鍵按下時，輸入高電平。圖3-15獨立按鍵電路Fig.3-15Independentbuttoncircuit3.4狀態指示電路設計如圖3-16所示，本系統設計3個狀態指示燈，一個用于指示手動控制亮度，當使用按鍵調節臺燈亮度時，該指示燈點亮；一個用于指示根據光敏電阻自動調節亮度；一個用于指示語音控制亮度，當使用語音控制亮度時，該指示燈點亮。硬件電路設計如附錄A中所示。圖3-16狀態指示電路Fig.3-16Statusindicatingcircuit圖3-17狀態指示燈Fig.3-17Statusindicatorlamp第4章軟件設計4.1系統總體軟件設計程序設計流程如下圖4-1所示，首先進行系統初始化工作，包括ADC0832、語音識別模塊等外圍電路的初始化、單片機定時器/IO初始化，而后監測自動亮度調節按鍵是否按下，如果按下則讀取光敏電阻數據，自動調節亮度，如果沒有按下，判斷手動調節按鍵是否按下，如果按下則調節臺燈亮度。而后監測是否有語音控制指令，如果接收到控制指令，則執行對應的控制動作，如打開臺燈、關閉臺燈、調高亮度和調低亮度。圖4-1系統主程序流程圖Fig.4-1Systemmainprogramflowchart參數設置：intadc_num;//ADC采集亮度參數ucharld_dc1;//臺燈自動控制亮度檔次參數ucharld_dc2;//臺燈手動控制亮度檔次參數intPWM_T;//PWM占空比控制變量intPWM_F;//PWM占空比控制變量ucharSD_YY_num;//手動和語音模式調節亮度參數統計（0-5檔）指令設置：sbitYY_SB_KD=P0^0;//語音識別控制管腳（打開臺燈）sbitYY_SB_GD=P0^1;//語音識別控制管腳（關閉臺燈）sbitYY_SB_SG=P0^2;//語音識別控制管腳（升高臺燈亮度）sbitYY_SB_JD=P0^3;//語音識別控制管腳（降低臺燈亮度）第5章系統調試基于以上設計思路，進行了實物制作，包括電路板的焊接、軟硬件調試等，在焊接和調試中應注意如下事項：1）將基板使用銅柱抬起，避免桌面上銅箔粘附到基板上，避免帶有導線的元件與裸銅盤的短路，如圖5-1。圖5-1銅柱圖Fig.5-2Copperbar2）元器件焊接時，需要注意1腳的位置，避免芯片焊反，造成永久損壞。3）使用焊錫應均勻，添加的焊料多少要適中，過多可能導致器件之間短路，過少可能導致信號無法正常連接。