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一、项目概述 1. 引言 1879年，美国爱迪生发明了具有实用价值的碳丝白炽灯，使人类从漫长的火光照明时代进入电气照明时代。从此，各种各样的灯也就出现了，白炽灯、荧光灯、金卤灯、钠灯、LED灯，并且还出现了各种形式的灯，台灯、壁灯、霓虹灯。其中，台灯作为人们生活中用来照明的一种家用电器，其主要功能是把灯光集中在一小块区域内，便于工作和学习。一般台灯用的灯泡是白炽灯、节能灯泡以及市面上流行的护眼台灯，部分台灯还有“应急功能”即自带电源，用于停电时照明应急。 2. 项目背景/选题动机/目的 随着社会的发展，人们对生活水平的要求也越来越高，即便在有电灯的情况下，也总是希望在学习或办公的时候能够使用台灯，尽可能的保护自己的眼睛，所以，不管是学生党还是上班族，人们对台灯的需求只会越来越大，同时也希望台灯能够提供更多的功能。目前市场的大部分的台灯都只有照明功能，亮度的调节也是只能不连续的调节，并且还是手动的，极不方便，功能多一点的也就是提供一个显示屏显示时间而已。然而，仅仅具有这些功能的台灯已经逐渐的无法满足人们对智能化生活方式需求。 近年来，智能家居一直是大家研究的热点。台灯作为家居的一种，人们自然希望它也能够多功能化、智能化，这种多功能化，智能化的台灯不仅对满足人们的需求有重要意义，而且对提高人们的生活质量有着重要的意义。 二、需求分析 1. 概要 针对上述分析，我们设计的台灯拟具有如下功能：一、能够手动设置台灯的相对亮度；二、可以根据设置的相对亮度和环境亮度自动调节台灯的亮度；三、可以显示时间，设置闹钟；四、可以显示室内温度，湿度；五、当人离开时，台灯会自动关闭；六、可以用手机来对台灯进行控制；七、可以监测室内一些有害气体的浓度，当其浓度超过设定的阈值时，会给手机发送消息；八、锂电池作为备用电源，以便周围没有电源的时候还能继续使用。
1.1、亮度调节 STM32的定时器具有脉冲宽度调制（PWM）输出模式，该输出引脚的输出信号作为LED灯供电电源的开关，通过调节输出脉冲的占空比来调节一个供电周期内电源供电的时间来达到LED灯亮度调节的目的（当然，PWM的频率要足够大，否则会看到LED灯明显的闪烁）。通过按下按键进入外部中断，设置PWM的占空比从而到达设置亮度的目的。同时可以定时更新光强传感器的检测到的光强值，再根据设置的相对亮度和环境亮度来调节PWM的占空比，从而调节台灯的亮度。 1.2、时间显示/闹钟 STM32具有实时时钟（RTC)功能。RTC 模块拥有一组连续计数的计数器，在相应软件配置下，可提供时钟日历的功能。修改计数器的值可以重新设置系统当前的时间和日期。RTC模块和时钟配置系统是在后备区域，即在系统复位或从待机模式唤醒后RTC的设置和时间维持不变。并且RTC 还有一个闹钟寄存器，用于产生闹钟。系统时间按TR_CLK周期累加并与存储在闹钟寄存器中的可编程时间相比较，如果RTC控制寄存器中设置了相应允许位，比较匹配时将产生一个闹钟中断。按下按键进入中断，可以修改计数器的值从而重新设计系统时间，亦可修改闹钟寄存器的值从而设置闹钟。 1.3、温度、湿度显示 温湿度的检测使用的是DHT11温湿度传感器。DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传 感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高 的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测 温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。并且DHT11采用单线制串行输出接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗。通过STM32就可以读取该传感器所测得的温度、湿度的值，并通过显示屏显示出来。 1.4、人体检测功能 这一部分使用红外人体感应模块，当人进入其感应范围时，该模块输出高电平，当人离开其感应范围，该模块输出低电平。当STM32检测到人体感应模块输出低电平时，进入外部中断，进行设置，使STM32进入待机模式，台灯停止工作同时，通过设计外部电路，使当人体感应模块由低电平变为高电平时在WKUP引脚上产生一个上升沿，从而退出待机模式，台灯重新开始工作。 1.5、手机控制 手机控制采用的主要方案为WIFI无线连接技术，它主要具有范围广，适用性强，使用普遍等优点，不仅可以实现局域网操作也可以实现远程操作，极大的增加了用户对于硬件端的控制度。硬件端的WIFI模块可以直接连接无线路由器，从而接入Internet 网，通过网络向移动端发送消息，以提示用户一些基本或者警报信息等，同时移动端可以通过手机APP对硬件端进行局域和远程控制，通过App调用手机的WIFI适配器，通过http协议向硬件端发送数据，不同的数据对应不同的操作，以达到控制台灯的开关、色温、亮度等功能 同时也采用了低功耗蓝牙连接的辅助方案，其目的在于利用低功耗蓝牙的低功耗，稳定等特点，以便应对一些特殊的情况的发生，例如断网，断电。这样在突发情况下可以有效的降低功耗和实现多种方案连接，蓝牙与WiFi的相同点在于都可以实现移动端和硬件端的通讯，以达到控制的目的。 1.6、有害气体监测 这一部分主要由一些气体传感器来实现，通过传感器来测量某些有害气体的浓度，CPU将传感器输出的信号进行处理，得到所需要的值，并且在COU中设置好各种气体浓度的上下阈值，当检测到的浓度超过阈值时就产生中断，CPU即通过WIFI模块向手机发送通知消息，以便于使用者随时掌握室内的空气信息， 减少安全隐患。 2. 应用领域/实用性分 本设计主要应用于家居部分，当学生党学习或者上班族办公的时候使用本设计的时候，不仅拥有照明的功能，还能自动调节亮度，保护眼睛，还能够知道时间，以及当前室内的温湿度和空气质量。不仅如此，他还可以作为一个空气质量监测中心，当室内空气质量超出设定的阈值后，就可以通过WIFI模块向移动端发送消息以提示用户做出相应的措施。不仅如此，用户还能够远程控制改台灯，当你晚上起床的时候就可以用手机开启台灯，而不需要去摸黑找开关了。该台灯可以更人性化，更智能化的为人们服务，肯定会得到人们的认可和喜爱。 | 
发表于 2015-7-31 23:26:58
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