基于单片机的智能台灯系统设计（32基础版）-设计说明书
电子校园网 编号：
M22020-03M-LW
设计摘要：
本设计基于STM32单片机，旨在实现智能台灯的功能。首先，在自动模式下，通过光照传感器检测环境光照强度，当光照强度降低到一定程度且检测到人体存在时，自动打开台灯，提供合适的照明。这样的智能控制能够让用户在进入房间时无需手动打开台灯，提升使用的便利性和舒适度。
其次，设计中加入了按键开关功能。用户可以通过按键手动控制台灯的开关状态。不论是在自动模式下还是手动模式下，用户都可以灵活地控制台灯的开关，满足不同场景的需求。此外，设计还实现了定时开关功能。用户可以设置台灯的定时开关时间，让台灯在特定的时间自动开启或关闭。这样的设计特性使得用户能够根据自己的作息习惯或需求，预先设置好台灯的开关时间，无需每天手动操作，提高了使用的便利性和智能化程度。最后，设计中还加入了显示屏，用于显示时间、台灯的状态以及环境光强。通过显示屏，用户可以随时了解当前的时间，方便掌握时间信息。同时，用户还可以清晰地了解台灯的开关状态，以及当前环境的光照强度。这样的信息展示功能使得用户能够更加方便地了解和掌控台灯的使用情况，提供了更好的用户体验。
关键词：单片机；智能台灯；照明系统；自动控制
字数：9000+
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摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 光照检测方案的选择
2.4 显示方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 人体红外模块
3.3 液晶屏显示模块
3.4 DS1302时钟模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键功能图
4.4 显示函数流程图
4.5 处理函数流程图
5 实物调试
5.1 显示检测实物测试
5.2 按键设置阈值实物测试
5.3 自动模式灯状态实物测试
6 仿真调试
6.1仿真总体设计
6.2显示检测测试
6.3设置相关阈值测试
6.4模式切换的测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
在21世纪的今天,人们的生活水平不断提高的同时,科技也在不断进步,台灯也逐步走向智能化.台灯作为一个小的照明工具,不但给人们的生活提供了很大的便利,而且丰富了个人的世界.而传统的台灯往往需要用户手动开关，容易被遗忘或浪费能源。近年来,单片机作为智能台灯的重要组成部分也在不断的发展,也在不断地完善,基本实现了体积小,功耗小,实用性大的作用.所以,在生活中,单片机也成为了一种重要的特殊器件[1]。
本设计的主要目标是实现自动化照明控制，让用户在无需手动干预的情况下，享受到智能化的照明体验。通过光敏传感器和人体感应传感器的联合作用，系统可以根据环境光照强度和人体存在与否进行智能判断，并自动打开或关闭台灯。这不仅为用户提供了便捷的照明操作，还能够节省能源，降低对环境的影响。此外，定时开关功能是本设计的另一个重要目标。用户可以根据自己的作息时间设定台灯的开关时间，例如在晚上10点关闭台灯，在早上6点打开台灯。这样的定时功能可以帮助用户自动控制台灯的开关，避免了繁琐的手动操作，提供了更加便捷和舒适的使用体验，进一步提高了使用便捷性。
最后，智能台灯的设计具有推动智能家居发展的重要意义。智能家居是未来家庭生活的发展方向，智能台灯作为其中的一部分，可以为用户提供智能化、舒适化的照明体验。通过智能台灯的推广和应用，可以促进智能家居技术的普及和发展，推动整个智能家居产业链的繁荣。同时，智能台灯的设计也为其他智能家居设备的研发和应用提供了借鉴和参考，推动智能家居产业的创新和进步。
1.2 国内外研究现状
目前，在智能照明领域，国内外均已开展了相关的研究，并取得了一定的成果。
国外方面，智能照明系统主要基于传感器技术和通信技术实现。这些系统通过感知环境光强度、人体存在与否等信息，控制照明设备的开关和亮度调节。此外，还可以通过定时功能和远程监控实现用户对照明系统的便捷控制。例如，有些系统可以通过手机应用程序远程控制台灯的开关和亮度，并可以设定定时开关功能以适应用户的作息时间。
国内的研究也在智能照明领域取得了一些进展。一些学者提出了利用图像处理和计算机视觉技术进行室内光照自适应调节的方法。这种方法通过分析摄像头捕捉的图像，根据光照情况智能调整照明亮度，以满足不同场景下的照明需求。此外，还有研究关注照明控制的节能优化策略，例如通过预测用户的行为模式和偏好，智能调整照明系统的工作状态，以达到节能的目的。
然而，当前的研究大多集中在某个特定方面，缺乏综合性和实用性。而本设计提出的基于单片机的智能台灯系统综合考虑了自动模式、按键控制、定时开关、显示屏显示以及蓝牙和WiFi连接手机等功能，拥有更全面的智能化特点。这使得用户可以通过简单的操作，享受到智能照明系统带来的便利和舒适。
邵恬恬(2020)采用stm32设计一款学习帮助台灯,该灯采用直流电恒流驱动的LED作为发光源,通语音控制调节合适的亮度和自动关灯智能处理,通过超声波测距进行近视提醒和学习坐姿检测,该台灯可实现台灯控制方式的便利化与人性化,具备预防驼背,预防近视,语音互动自动开灯和红外感应自动开灯等功能,具有较强的实用性和市场化潜力[2].
Mamaev D S , Sharapov A A (2020)介绍了开发智能LED灯的过程。该设备充当气象站、安全系统和符合人体工程学的小灯。智能LED灯可供普通市民，园丁或公司使用。通过将灯连接到互联网，可以从世界任何地方查看有关环境和安全系统状态的信息。给出了设备的电路，案例的模拟3D模型，组装原型，移动应用程序。确定了该设备运行所需的基本细节。将显示设备操作的结果[3]。
与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。
1.3 课题主要内容
本设计基于单片机的智能台灯的系统软件。系统软件由STM32F103最小单片机，DS1302时钟模块，人体红外模块，光敏电阻，灯盘和OLED显示屏，并具有功能键控制模块一起形成。主要设计内容如下：
1、自动模式下，当光照强度降低，并且检测到人，自动打开台灯
2、可以通过按键实现开关
3、可以实现台灯的定时开关
4、可以通过显示屏显示时间，灯的状态以及光强
