1. 研究目的与意义
随着科技的快速发展和人们生活水平的不断提高,家居作为重要的活动场所,人们对其安全及智能化程度的需求同样也越来越高,智能家居作为一款能提高人们生活品质的智能化产品,其应用越来越广泛。物联网相关技术让用户的生活更加安全方便和舒适,不仅如此系统还能够通过收集和分析用户的数据记录即大数据分析,为用户提供个性化的服务。台灯作为学生学习和成人工作必不可缺的工具,长时间的使用或不正确的使用方式都会导致用户视力的下降、驼背等后果;另一方面由于目前市面上的LED台灯构造简单,功能单一,已无法满足人们的需求,例如台灯的开关亮暗等状态多以手动调节为主,不具备与用户进行互动功能。为使台灯的使用更加便利化和健康化,开发设计一种价格低廉、功耗低、具有自动控制功能的台灯显得尤为必要。
2. 课题关键问题和重难点
需要解决的关键问题如下:
(1) 选择合适的单片机。单片机系统应该具有可靠性高、操作维护方便、性价比高等特点,否则经济价值和现实意义太小。
(2) 寻找适合要求的传感器。传感器是整个智能台灯系统的首要环节,同时更是系统的关键部件,
3. 国内外研究现状(文献综述)
随着科技的快速发展和人们生活水平的不断提高,家居作为重要的活动场所,人们对其安全及智能化程度的需求同样也越来越高,智能家居作为一款能提高人们生活品质的智能化产品,其应用越来越广泛。物联网相关技术让用户的生活更加安全方便和舒适,不仅如此系统还能够通过收集和分析用户的数据记录即大数据分析,为用户提供个性化的服务。台灯作为学生学习和成人工作必不可缺的工具,长时间的使用或不正确的使用方式都会导致用户视力的下降、驼背等后果;另一方面由于目前市面上的LED台灯构造简单,功能单一,已无法满足人们的需求,例如台灯的开关亮暗等状态多以手动调节为主,不具备与用户进行互动功能。为使台灯的使用更加便利化和健康化,开发设计一种价格低廉、功耗低、具有自动控制功能的台灯显得尤为必要。对于智能台灯领域的国内外研究现状、研究方向及发展趋势,主要如下:
(1)国外的研究现状、研究方向及发展趋势:随着社会经济的快速发展,人民的生活水平也逐渐提高。同时,人们也更加重视生活质量和身体健康,台灯也慢慢的走进了更多的家庭中,并且在各地区很受人们的欢迎。欧洲各国的灯具设计一直引领世界潮流。如意大利的台灯设计有着浓厚的艺术成分,将本民族独特的艺术领悟凝聚于台灯设计中。此外,设计团队的技术实力雄厚,产品覆盖范围广泛,除着重体现产品的内在品质外,还注重人和产品之间产生情感上的共鸣。荷兰的飞利浦是世界第一大照明品牌,飞利浦很早就重视“以人为本”的原则,灯光除满足照明需求外还关注人的感受,能够营造个性化的家居氛围。亚洲的松下和东芝等企业在照明产品的研发上也都位居世界前列。
(2)国内的研究现状、研究方向及发展趋势:灯作为一种重要的照明工具,自古以来就从未停止使用。最初为了满足照明的需要,人们会用纱笼罩住发光的萤火虫以此来照明,等到了蜡烛发明之后,纸糊的灯笼开始充当电灯泡的作用,在我国历史上,应用了相当长一段时间,到后来逐渐被油灯代替。近代以来,人们对电的使用,不仅标志着人们进入一个新时代,也使人们的生活迈上了一个新层次。在一代人的记忆里,一盏小台灯,一个小书桌,曾是我们童年进行创造,学习的小天地。直到今天,台灯仍然被人们广泛使用,尤其是被学生和熬夜加班的上班族群体广泛选择。随着经济的不断进步以及科技的不断发展,台灯也逐渐变得多功能化。像我们所知道的,传统的台灯仅有一个照明的作用,更好的台灯可能会有不同档位的光照调节。而现在的社会所提出的多功能台灯不仅拥有传统台灯照明的功能,而且可以集多种其他功能于一体,如自动调节亮度、设置时间提醒、播放音乐或者香薰功能等。其实在近20年来,台灯已经做到了多功能化。这种台灯更能帮人们节省时间,享受不同的服务,让人们使用更加方便,增强生活的体验感。不过在这样一个智能化,自动化的今天,光做到了多功能化仍是有些许不足。在我们身边产品都向智能化靠拢的现在,拥有重要地位的台灯更理应做到智能化。
4. 研究方案
设计由stm32主控模块、人体红外传感器、光敏传感器、超声波测距、LED灯板、OLED显示屏组成;使用Altium Designer进行电路设计;以STM32为核心,编写软件实现智能台灯特点;
本设计中单片机最小系统是由STM32C8T6主控、晶振电路、复位电路、电源电路一同构成。STM32C8T6主控内部主要是控制器和运算器,能够完成计算和协调其他模块的工作。晶振电路会产生一定频率的振荡,单片机能够通过这个振荡运行程序。复位电路在按下后会从0000H的地址开始执行以达到复位的目的。电源电路能够提供系统工作所需的电源。
使用STM32C8T6单片机完成多功能智能台灯的控制元件。STM32C8T6单片机是基于ARM架构的处理器它内部带有USB接口7个定时器,两个ADC转换电路及9个通信接口能够使用USB接口进行数据通信。并且支持72M赫兹的晶振频率,能够执行单周期的硬件乘法和除法,所以它的运算器速度非常快,也有最大128字节的闪存储存器,又有多重自举的功能它的体积小巧并且也针对自己的定位做出了低功耗的功能,它拥有三种省电模式即睡眠、停机和待机模式,内部定制的ADC数模转换模块的转换范围是0~3.6V传感器范围。本设计中单片机最小系统是由STM32C8T6主控、晶振电路、复位电路、电源电路一同构成。STM32C8T6主控内部主要是控制器和运算器,能够完成计算和协调其他模块的工作。晶振电路会产生一定频率的振荡,单片机能够通过这个振荡运行程序。复位电路在按下后会从0000H的地址开始执行以达到复位的目的。电源电路能够提供系统工作所需的电源。
5. 工作计划
第 1 周接受任务书,领会课题含义,按要求查找相关资料;翻译相关英文资料
第 2 周阅读相关资料,理解有关内容;写出开题报告一份;
第 3 周确定传感器、无线传输电路,参阅有关资料,分析调理电路工作原理;
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