基于STM32的智能台灯控制系统设计

1、系统硬件总体设计

智能合灯控制系统由环境光照检测、人体接近检测、语音识别、按键控制、合灯控制、数据显示、蓝牙通信、报警提示功能模块组成，如图1所示,系统控制分为自动和手动两种模式，在自动模式下，光敏电阻传感器检测环境的光强，单片机的PWM根据环境光强自动调节台灯的亮度,当环境亮度超过开灯闻值时，则关闭台灯;使用超声波传感器检测人与台灯的距离，当人体过于靠近台灯时，台灯感应到并发出警告信号，提醒用户注意纠正坐姿，防止近视,另外，系统可以让用户自行设定工作或学习时间，当达到设定的时间后，台灯会发出提醒，提示用户休息.在手动模式和语音模式下用户可以根据自身需要自行控制台灯的开关和亮度。

2、主控电路设计

STM32F103C8T6是新一代高速、低功耗、高度集成、抗干扰单片机,芯片内部使用的M3内核，能够同时处理32位宽度的数据.目前，该芯片被广泛应用于智慧农业、智能汽车

电子产品等领域，能够有效完成相关领域的控制要求!!此外，STM32F103C8T6单片机需要晶振电路和复位电路支持，因此，需要对单片机、晶振、复位部分进行设计，保证单片机的正常运行，主控制器电路如图2所示。

3、人体坐姿检测电路设计

为了实现人体坐姿检测功能，系统使用HC-SR04超声波传感器完成人体与台灯之间的距离检测,若人体进入模块感应范围之内，则表明用户与台灯距离小于设定的阃值，引发蜂鸣器报警，达到坐姿检测目的.HC-SR04超声波传感器模块共有四个引脚，其中编号1口和编号4口是HC-SR04超声波传感器模块的供电输入口，分别连接电源VCC和GND.编号2口IRIG是模块控制口，在需要通过HC-SR04超声波传感器模块进行测距时，此接口控制模块启动发出超声波信号，接口高电平为模块启动有效信号，连接到单片机的PA6进行控制,编号3口ECHO是HC-SR04模块从发出超声波信号到感应到超声波信号的脉冲宽度的输出口，安排单片机的PA7控制，人体坐姿检测电路如图3所示。

4、光照检测电路设计

系统可以根据环境光照控制台灯，故需要对光敏电阻传感器电路进行设计,光敏电阻传感器输出的模拟量输入到比较器中，经过比较器输出光照强度的比较结果，可以直接得出光照强度是否超过某一國值,光敏电阴传感器U3的1号接口和2号接口为电源输入口，分别连接电源VCC和GND,3号接口为数字量输出，4号接口为模拟量输入到主控单片机的PA1光照检测电路如图4所示。

5、语音识别电路设计

HGS01语音识别模块可以对用户语音命令进行识别，大约可识别150条语音命令,HGS01模块电路需要完成四条线束，其中编号2口和编号1口作为模块的供电输入口，分别和系统电源的GND和VCC连接.编号6和编号7分别对应主控串口的PA3和PA2连接，语音识别电路如图5所示。

6、显示电路设计

为了方便用户读取相关数据，需要将相关参数可视化，因此，系统采用OLED显示屏用于数据显示,此款显示屏的分辨率为128x128，可以清晰地显示出字符等信息,显示屏需要连接4个接口.首选是显示屏的供电输入，对应于接口1和接口2，接口1用于连接VCC，接口2用于连接GND.接口3在通信中负责时钟信号，主控选择PB12连接.接口4在通信中负责数据信号，主控选择PB13连接.显示电路如图6所示。

7、蓝牙通信电路设计

系统可以通过JDY32蓝牙模块连接手机对台灯进行控制，因此，雲要确定蓝牙通信电路,接口2是JDY-32蓝牙模块的数据收入口，主控选择串口数据发出口PB10连接,接口3是数据发出口，主控选择串口数据接收口PB11连接,为了保证DY.32蓝牙模块的稳定性，模块对电源进行了稳定处理，确保蓝牙模块能够准确无误地传输数据，蓝牙通信电路如图7所示。

8、灯光控制电路设计

智能台灯灯光控制电路如图8所示，为了保证台灯的亮度，设计了MOS管驱动电路.MOS管驱动模块U5的1号接口输入控制信号，连接到主控单片机的PB6,PB6输出PWM信号来控制台灯的亮度，并且可以通过输入PWM实现对台灯亮度的调节.2号接口连接电源GND,3号接口连接台灯LED1的负极，4号接口连接台灯LED1的正极，5号接口与6号接口连接台灯LED1驱动电源。

9、按键电路设计

智能台灯可以通过按键来调节台灯亮度及切换系统运行模式.其中KEY1按键是控制台灯亮度开关，按键信号输入到主控单片机的PB7.KEY3按键用于控制台灯亮度减，按键信号输入到主控单片机的PB9.KEV2按键用于控制台灯亮度加，按键信号输入到主控单片机,的PB8.KEY4按键用于选择系统的工作模式，即在手动和自动模式之间切换，按键信号输入到主控单片机的PB5，按键电路如图9所示。

10、报警提示电路设计

当台灯检测到人体坐姿接近台灯或到达定时时间后，系统会控制蜂鸣器报警提示,在蜂鸣器和主控接口之间加入三极管作为驱动，主控单片机的PB14输出高电平后，三极管导蜂鸣器得到足够的电流发声报警.PB14输出低电平时，三极管断开，蜂鸣器失去电流停止发声报警，声光提示电路如图10所示。