1、系統(tǒng)硬件總體設(shè)計

智能合燈控制系統(tǒng)由環(huán)境光照檢測、人體接近檢測、語音識別、按鍵控制、合燈控制、數(shù)據(jù)顯示、藍牙通信、報警提示功能模塊組成，如圖1所示,系統(tǒng)控制分為自動和手動兩種模式，在自動模式下，光敏電阻傳感器檢測環(huán)境的光強，單片機的PWM根據(jù)環(huán)境光強自動調(diào)節(jié)臺燈的亮度,當(dāng)環(huán)境亮度超過開燈聞值時，則關(guān)閉臺燈;使用超聲波傳感器檢測人與臺燈的距離，當(dāng)人體過于靠近臺燈時，臺燈感應(yīng)到并發(fā)出警告信號，提醒用戶注意糾正坐姿，防止近視,另外，系統(tǒng)可以讓用戶自行設(shè)定工作或?qū)W習(xí)時間，當(dāng)達到設(shè)定的時間后，臺燈會發(fā)出提醒，提示用戶休息.在手動模式和語音模式下用戶可以根據(jù)自身需要自行控制臺燈的開關(guān)和亮度。

2、主控電路設(shè)計

STM32F103C8T6是新一代高速、低功耗、高度集成、抗干擾單片機,芯片內(nèi)部使用的M3內(nèi)核，能夠同時處理32位寬度的數(shù)據(jù).目前，該芯片被廣泛應(yīng)用于智慧農(nóng)業(yè)、智能汽車

電子產(chǎn)品等領(lǐng)域，能夠有效完成相關(guān)領(lǐng)域的控制要求!!此外，STM32F103C8T6單片機需要晶振電路和復(fù)位電路支持，因此，需要對單片機、晶振、復(fù)位部分進行設(shè)計，保證單片機的正常運行，主控制器電路如圖2所示。

3、人體坐姿檢測電路設(shè)計

為了實現(xiàn)人體坐姿檢測功能，系統(tǒng)使用HC-SR04超聲波傳感器完成人體與臺燈之間的距離檢測,若人體進入模塊感應(yīng)范圍之內(nèi)，則表明用戶與臺燈距離小于設(shè)定的閫值，引發(fā)蜂鳴器報警，達到坐姿檢測目的.HC-SR04超聲波傳感器模塊共有四個引腳，其中編號1口和編號4口是HC-SR04超聲波傳感器模塊的供電輸入口，分別連接電源VCC和GND.編號2口IRIG是模塊控制口，在需要通過HC-SR04超聲波傳感器模塊進行測距時，此接口控制模塊啟動發(fā)出超聲波信號，接口高電平為模塊啟動有效信號，連接到單片機的PA6進行控制,編號3口ECHO是HC-SR04模塊從發(fā)出超聲波信號到感應(yīng)到超聲波信號的脈沖寬度的輸出口，安排單片機的PA7控制，人體坐姿檢測電路如圖3所示。

4、光照檢測電路設(shè)計

系統(tǒng)可以根據(jù)環(huán)境光照控制臺燈，故需要對光敏電阻傳感器電路進行設(shè)計,光敏電阻傳感器輸出的模擬量輸入到比較器中，經(jīng)過比較器輸出光照強度的比較結(jié)果，可以直接得出光照強度是否超過某一國值,光敏電陰傳感器U3的1號接口和2號接口為電源輸入口，分別連接電源VCC和GND,3號接口為數(shù)字量輸出，4號接口為模擬量輸入到主控單片機的PA1光照檢測電路如圖4所示。

5、語音識別電路設(shè)計

HGS01語音識別模塊可以對用戶語音命令進行識別，大約可識別150條語音命令,HGS01模塊電路需要完成四條線束，其中編號2口和編號1口作為模塊的供電輸入口，分別和系統(tǒng)電源的GND和VCC連接.編號6和編號7分別對應(yīng)主控串口的PA3和PA2連接，語音識別電路如圖5所示。

6、顯示電路設(shè)計

為了方便用戶讀取相關(guān)數(shù)據(jù)，需要將相關(guān)參數(shù)可視化，因此，系統(tǒng)采用OLED顯示屏用于數(shù)據(jù)顯示,此款顯示屏的分辨率為128x128，可以清晰地顯示出字符等信息,顯示屏需要連接4個接口.首選是顯示屏的供電輸入，對應(yīng)于接口1和接口2，接口1用于連接VCC，接口2用于連接GND.接口3在通信中負責(zé)時鐘信號，主控選擇PB12連接.接口4在通信中負責(zé)數(shù)據(jù)信號，主控選擇PB13連接.顯示電路如圖6所示。

7、藍牙通信電路設(shè)計

系統(tǒng)可以通過JDY32藍牙模塊連接手機對臺燈進行控制，因此，雲(yún)要確定藍牙通信電路,接口2是JDY-32藍牙模塊的數(shù)據(jù)收入口，主控選擇串口數(shù)據(jù)發(fā)出口PB10連接,接口3是數(shù)據(jù)發(fā)出口，主控選擇串口數(shù)據(jù)接收口PB11連接,為了保證DY.32藍牙模塊的穩(wěn)定性，模塊對電源進行了穩(wěn)定處理，確保藍牙模塊能夠準(zhǔn)確無誤地傳輸數(shù)據(jù)，藍牙通信電路如圖7所示。

8、燈光控制電路設(shè)計

智能臺燈燈光控制電路如圖8所示，為了保證臺燈的亮度，設(shè)計了MOS管驅(qū)動電路.MOS管驅(qū)動模塊U5的1號接口輸入控制信號，連接到主控單片機的PB6,PB6輸出PWM信號來控制臺燈的亮度，并且可以通過輸入PWM實現(xiàn)對臺燈亮度的調(diào)節(jié).2號接口連接電源GND,3號接口連接臺燈LED1的負極，4號接口連接臺燈LED1的正極，5號接口與6號接口連接臺燈LED1驅(qū)動電源。

9、按鍵電路設(shè)計

智能臺燈可以通過按鍵來調(diào)節(jié)臺燈亮度及切換系統(tǒng)運行模式.其中KEY1按鍵是控制臺燈亮度開關(guān)，按鍵信號輸入到主控單片機的PB7.KEY3按鍵用于控制臺燈亮度減，按鍵信號輸入到主控單片機的PB9.KEV2按鍵用于控制臺燈亮度加，按鍵信號輸入到主控單片機,的PB8.KEY4按鍵用于選擇系統(tǒng)的工作模式，即在手動和自動模式之間切換，按鍵信號輸入到主控單片機的PB5，按鍵電路如圖9所示。

10、報警提示電路設(shè)計

當(dāng)臺燈檢測到人體坐姿接近臺燈或到達定時時間后，系統(tǒng)會控制蜂鳴器報警提示,在蜂鳴器和主控接口之間加入三極管作為驅(qū)動，主控單片機的PB14輸出高電平后，三極管導(dǎo)蜂鳴器得到足夠的電流發(fā)聲報警.PB14輸出低電平時，三極管斷開，蜂鳴器失去電流停止發(fā)聲報警，聲光提示電路如圖10所示。