設(shè)計背景與目標(biāo)隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和智能家居的普及，人們對家居照明的需求日益多樣化和智能化。基于STM32的智能臺燈設(shè)計旨在利用STM32微控制器的高性能和豐富的片上資源，實現(xiàn)臺燈的智能控制，包括光線感應(yīng)、定時開關(guān)、亮度調(diào)節(jié)等功能，為用戶帶來更加舒適、便捷的照明體驗，同時具備節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點。設(shè)計方案概要核心控制器采用STM32系列微控制器作為核心處理器，負(fù)責(zé)接收傳感器數(shù)據(jù)、執(zhí)行控制算法并驅(qū)動臺燈工作。STM32系列微控制器具有高性能、低功耗、豐富的片上資源等特點，非常適合用于智能臺燈的設(shè)計。硬件模塊LED驅(qū)動電路根據(jù)LED的特性設(shè)計合適的驅(qū)動電路，保證LED的穩(wěn)定工作和亮度調(diào)節(jié)。也可選擇繼電器或LED驅(qū)動模塊用于控制臺燈開關(guān)和亮度，在設(shè)計執(zhí)行器電路時，需要考慮繼電器或LED驅(qū)動模塊的驅(qū)動能力、開關(guān)速度等參數(shù)。傳感器模塊光敏傳感器：用于檢測環(huán)境光照強(qiáng)度，實現(xiàn)光照自動調(diào)節(jié)功能。在設(shè)計傳感器電路時，需要考慮傳感器的靈敏度、線性度、響應(yīng)時間等參數(shù)。人體紅外傳感器：用于檢測人體活動，實現(xiàn)人體感應(yīng)功能。當(dāng)檢測到有人接近時，可根據(jù)燈光的強(qiáng)弱，將燈光進(jìn)行開關(guān)；若燈前長時間無人，臺燈系統(tǒng)檢測后自動選擇熄滅狀態(tài)，體現(xiàn)節(jié)能效果。溫度傳感器（可選）：用于檢測環(huán)境溫度，為用戶提供舒適的照明環(huán)境。通信模塊采用WiFi模塊（如ESP8266或ESP32）實現(xiàn)臺燈與手機(jī)APP或云平臺的無線通信，支持遠(yuǎn)程控制、語音控制等功能。也可通過藍(lán)牙技術(shù)實現(xiàn)與用戶的移動設(shè)備連接，提供多種照明模式和亮度控制功能。電源模塊為臺燈提供穩(wěn)定的電源供應(yīng)，包括AC-DC轉(zhuǎn)換電路和穩(wěn)壓電路。電源電路是智能臺燈的核心部分，需要保證電源的穩(wěn)定性和安全性，在設(shè)計時需考慮電源模塊的輸入電壓、輸出電壓、輸出電流等參數(shù)，以及過壓、過流保護(hù)電路的設(shè)計。其他模塊數(shù)顯裝置：如TFTLCD液晶屏，當(dāng)達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定的時間后，會有一盞小燈會亮起來，并且會有鈴聲響起，提醒用戶休息。TFTLCD具有亮度高，對比度強(qiáng)，層次豐富，色彩鮮艷等特點。功能按鈕：包括復(fù)位按鈕、設(shè)定按鈕、自動手動開關(guān)按鈕、燈光調(diào)整按鈕、啟動定時按鈕等。整體電路設(shè)計單片機(jī)最小系統(tǒng)電路對51系列單片機(jī)來說，最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括單片機(jī)、時鐘電路、復(fù)位電路。對于基于STM32的設(shè)計，控制電路需要考慮微控制器的時鐘頻率、復(fù)位電路、時鐘電路等參數(shù)。復(fù)位電路一般使用1K歐姆的電阻器來分壓，可分為上電復(fù)位和手動鍵復(fù)位兩種，在無控制時，可用人工復(fù)位電路。紅外解碼電路（若有紅外遙控功能）主要用于對紅外遙控器發(fā)出的紅外信號進(jìn)行解碼，然后程序根據(jù)解碼后的不同鍵值相應(yīng)完成不同的功能。音樂播放模塊（若有音樂播放功能）采用ULN2003及揚聲器組成語音系統(tǒng)，對經(jīng)單片機(jī)解碼后所得的音樂代碼的數(shù)字量放大再轉(zhuǎn)換為模擬量實現(xiàn)音樂的播放。LED燈具組可選用耐壓值合適的發(fā)光二極管，通過合理分組并與單片機(jī)相應(yīng)管腳相連，實現(xiàn)臺燈的多檔亮度調(diào)節(jié)。例如選用耐壓值為12V的發(fā)光二極管，每4個分為一組，分別與單片機(jī)A8、A9、A10管腳相連，實現(xiàn)三檔亮度調(diào)節(jié)。功能實現(xiàn)光照自動調(diào)節(jié)通過光敏傳感器檢測環(huán)境光照強(qiáng)度，單片機(jī)根據(jù)檢測到的數(shù)據(jù)，控制LED驅(qū)動電路調(diào)整臺燈的亮度，使燈光保持在合適的強(qiáng)度，為用戶提供舒適的照明環(huán)境。人體感應(yīng)利用人體紅外傳感器檢測人體活動，當(dāng)檢測到有人接近時，臺燈自動亮起；若一段時間內(nèi)檢測不到人體活動，臺燈自動熄滅，實現(xiàn)節(jié)能功能。遠(yuǎn)程控制與語音控制通過WiFi模塊實現(xiàn)臺燈與手機(jī)APP或云平臺的無線通信，用戶可以通過手機(jī)APP遠(yuǎn)程控制臺燈的開關(guān)、亮度調(diào)節(jié)等功能；也可以通過語音指令實現(xiàn)對臺燈的控制，提升使用的便捷性。定時開關(guān)用戶可以通過功能按鈕或手機(jī)APP設(shè)置臺燈的工作時間，當(dāng)達(dá)到設(shè)定時間后，臺燈自動開關(guān)，并可通過數(shù)顯裝置和蜂鳴器進(jìn)行提醒。聲光警報當(dāng)使用者離臺燈太近時，臺燈發(fā)出聲光警報；燈泡工作時間達(dá)到設(shè)定值時，也會發(fā)出警報提示。照明角度和高度調(diào)節(jié)（部分設(shè)計具備）在檢測到晚上有強(qiáng)烈光線且有人走動時，可以自動調(diào)節(jié)照明角度和高度，使得燈光能夠更適合使用者。軟件編程與系統(tǒng)集成軟件編程編寫程序?qū)崿F(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的采集、處理，以及對各個模塊的控制。