智能台灯工作原理及系统功能
基于PWM调光的智能多功能台灯设计毕业设计论文
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
13电子信息工程2班1336230077学生姓名指导教师孙运旺副教授完成日期2015随着电子技术的日益发展人们生活中的照明工具也在发生着巨大的变化
毕业设计(论文)
题目基于PWM调光的智能多功能台灯设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
方案二：采用脉宽调制（PWM）来调光
脉宽调制（PWM）调光法利用改变电源脉冲宽度的方法，改变其亮度[1]。假如脉冲的周期为tpwm,脉冲宽度为ton,那么其工作比D（或称为孔度比）就是ton/tpwm.改变恒流源脉冲的工作比就可以改变LED的亮度。其优点：1、不会产生任何色谱偏移。2、PWM调光具有极高的调光精确度。3、可以和数字控制技术相结合来进行控制。因为任何数字都可以很容易变换成为一个PWM信号。4、PWM调光能够通过软件的方式比较容易实现，使用范围广阔。
智能家居灯光控制系统PPT课件
2/23/2020
19
谢谢各位老师 亲临指导！
2/23/2020
20
洛阳理工学院2011级专升本毕业答辩
智能家居灯光控制系统 ——终端节点设计
姓名：张华
专业：自动化
班级：B110437
学号：B11043720
指导教师：张华鹏 2/23/2020
1
选题背景和意义
随着科学技术的发展，人们生活水平逐步提高，居住环境越 来越大，家居生活越来越追求便捷。传统的有线数据传输已 不能满足人们的日常生活要求，无线传输恰好迎合了人们的 需要。常见的无线通信技术可以分为ZigBee技术、蓝牙、 Wi-Fi和红外等技术。四种无线通讯技术各有其优缺点，经 过比较，我们最终选用ZigBee技术，该技术低复杂度、低功 耗、低速率、低成本的特点适合在家庭中组建无线网络，给 人们的生活提供方便。
2/23/2020
2
智能家居
近年来，智能家居已经慢慢融入人们的生活。智能照明、智 能空调、智能窗户、智能厨房、智能浴室、智能洗衣等组成 了一个基本的智能家居系统。人们手持遥控器，可以非常方 便的控制窗帘、灯光、空调和家用电器等，让人们轻松享受 舒适的家庭生活。简单示意图如下：
灯光
窗帘
遥控器
空调
运行操作系统函数解析
这个是任务轮询的主要函数。它会查找发生的事件然后 调用相应的事件执行函数。
void osal_start_system( void ) //操作系统开始启动 { for(;;) { uint8 idx = 0; //任务索引号
do { if (tasksEvents[idx]) //寻找最高优先级的任务来运行
i=pkt->cmd.Data[1]; //
基于51单片机的智能台灯设计
— 171 —基于51单片机的智能台灯设计郭鹏程 王新元 叶其忠（沈阳航空航天大学，辽宁 沈阳 110136）【摘 要】台灯基本是一般家庭的必需品，一款智能的台灯将会对大家带来很多便利。
本创意是以单片机为核心，综合运用传感技术，达到以下三种工作模式，学习模式（可以防止用眼疲劳）、睡眠模式（一段时间之后可以自动熄灭）及起夜模式（当夜晚有人走动时自动开灯）并带有时间显示，闹铃提醒的功能。
本产品具有较强的应用性，具有节能省电、使用方便、保护眼睛、防止入室盗窃等诸多优点，同时也是未来台灯必然的发展趋势。
【关键词】台灯 智能 传感技术 单片机1作品介绍与特色本产品具有学习模式、睡眠模式及起夜模式并带有时间显示，闹铃提醒等功能。
（1）学习模式主要起保护视力、缓解疲劳、节能的作用。
在学习模式下，当热释电红外传感器检测有人并且外界环境较暗时会打开LED 灯，如果在学习时间较长时，可以通过语音播报系统进行休息提示，达到预防近视缓解视疲劳的效果，学习结束后，如果台灯附近没有人，无论光强还是光弱都可自动关灯，实现节能的目的。
（2）睡眠模式主要起提高睡眠质量、防止儿童怕黑、节能和方便作用。
在睡眠模式下，如果有儿童怕黑，定时时间内光线逐渐变暗，可以提高使用者的睡眠质量，家长也可放心睡觉，不用担心关灯问题，达到节能效果。
（3）起夜模式主要夜晚起夜时自动开灯和防止入室盗窃功能。
在起夜模式下，当微波雷达检测到有人活动时，台灯会自动点亮，如果有入室盗窃的发现台灯点亮就很有可能会被房屋主人发现，或者仓皇逃跑。
（4）“基于51单片机设计的智能台灯”利用各种传感器模块，实现以上三种功能，在传统家用电器中，这种设计肯定会给人们带来意想不到的便利。
可通过按键切换按下按键切换工作模式，操作十分简单。
（5）台灯设计成本低廉，使用的模块等在市场上都可很容易买到，经实践得知电路和程序都比较简单，实用性较强，贴合生活实际，易于开发和生产。
2总体硬件系统设计方案该系统主要由硬件和软件两大系统组成。
基于单片机的智能台灯开题报告
基于单片机的智能台灯开题报告一、选题背景随着科技的不断发展，人们对于生活品质的要求越来越高，智能化的产品逐渐走进了我们的生活。
台灯作为我们日常生活中常用的照明工具，也在不断地进行着智能化的变革。
传统的台灯功能单一，仅仅能够提供照明，无法根据环境光线和用户需求自动调节亮度和色温，也不能实现定时开关、人体感应等智能化功能。
因此，设计一款基于单片机的智能台灯具有重要的现实意义和实用价值。
二、研究目的和意义（一）研究目的本课题旨在设计一款基于单片机的智能台灯，实现以下功能：1、自动调节亮度：根据环境光线的强弱自动调节台灯的亮度，以提供舒适的照明环境。
2、自动调节色温：能够根据不同的使用场景（如阅读、工作、休息等）自动调节色温，保护用户的眼睛。
3、人体感应：当有人靠近台灯时自动点亮，无人时自动熄灭，达到节能的目的。
4、定时开关：用户可以设置台灯的定时开关时间，方便使用。
（二）研究意义1、提高生活品质：智能台灯能够为用户提供更加舒适、便捷的照明体验，有助于提高生活品质。
2、节能环保：通过人体感应和定时开关等功能，能够有效地节约能源，减少不必要的浪费。
3、促进技术创新：本课题的研究涉及到单片机技术、传感器技术、光学技术等多个领域，通过研究和实践，能够促进相关技术的创新和发展。
三、国内外研究现状（一）国外研究现状在国外，智能台灯的研究和开发已经取得了一定的成果。
一些知名品牌如飞利浦、欧司朗等推出了一系列智能台灯产品，这些产品具有较高的智能化程度和良好的用户体验。
例如，飞利浦的智能台灯能够通过手机 APP 进行远程控制，实现亮度、色温的调节以及定时开关等功能。
（二）国内研究现状在国内，智能台灯的研究和开发也在不断地进行中。
一些企业和科研机构在智能台灯的设计和开发方面取得了一定的进展。
例如，小米推出的智能台灯能够与智能家居生态系统进行联动，实现更加智能化的控制。
然而，目前国内外的智能台灯产品在功能和性能上还存在一些不足之处，例如价格较高、稳定性不够、兼容性不强等。
STC89C52单片机的智能人体感应台灯
• 137•智能护眼台灯的设计是基于STC89C52单片机，该设计的软件部分采用的是C语言编程。
通过中央控制单元处理热释电红外传感器、红外线光电开关以及光敏电阻检测到的信号和光强信号，并控制提醒电路和照明控制电路做出相应的动作，以保证整个系统的正常运行。
此次设计具备低成本、较高性价比、护眼等优点。
随着科学技术的高速发展，各种各样的智能台灯已经普及了人们的生活，这些智能台灯也极大地给与了人们的需求。
人们对智能化领域的研究越来越深入，而单片机与智能控制理论的结合会更大程度上改善智能台灯产品的功能。
由于在传统的家用电器中增加了单片机，所以家用电器也越来越智能化。
本次设计的一种基于单片机的智能人体感应台灯，可以根据其周围环境的变化自动开启或者关闭，有利于节约能源；可以设置学习时间以此来代替闹钟；当使用者离桌面太近时会发出警告提醒你调整坐姿以预防近视。
1 市场发展现状到目前为止，在市场上，使用人性化智能台灯的+5V直流电源并不多见。
本文所设计的智能护眼台灯具有无触电现象，使用寿命比传统台灯长，无辐射，且节约能源等优点。
智能护眼台灯还有许多优点，一方面，智能护眼台灯可以根据外界光线强度和探测台灯周围有无人来自动开启或关闭台灯，以及自动调节台灯亮度；另一方面，智能护眼台灯也可以纠正使用者的不良坐姿，达到能够防止使用者驼背预防眼睛离书本太近而造成的近视的目的。
根据在市场上调研有关智能台灯的数据，随着LED集成电路工艺的芯片级光源技术获得持续关注和跟进，标准化、模块化、低成本、高效率是应用产品及系统的主要发展方向，护眼技术将与新一代信息技术深度融合，LED护眼灯未来将成为主流。
LED属于一种半导体冷光源，它的眩光小，没有辐射；非常适用于当代人，尤其是经常晚上学习看书的人士。
研究报告对护眼灯市场的分析由大入小，从宏观到微观，以数据为基础，深入的分析了护眼灯的技术及特点：LED光源是低压微电子产品，它融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术和嵌入式控制技术等。
通用技术 台灯方案
通用技术台灯方案台灯是我们日常生活中常见但又经常被忽视的小物件。
然而，在如今智能科技越来越发达的时代，传统的台灯也迎来了一次全新的革新。
通用技术为台灯带来了更多功能和方便，下面将介绍几种创新的通用技术台灯方案。
一种值得注意的台灯方案是智能感应技术台灯。
传统的台灯需要手动开关，而智能感应技术台灯则可以通过感应器自动开关。
在智能感应台灯中，通过内置的光感器，台灯可以自动感知周围的光照情况，并根据需求调节亮度。
例如，当周围环境变暗时，台灯可以自动调亮，以确保光线适合工作或阅读。
这样的智能感应技术使得台灯更加节能环保，同时也方便了用户使用。
另一种创新的通用技术台灯方案是无线充电技术台灯。
随着无线充电技术的不断发展，通过简单地将台灯放在无线充电区域，就可以自动为台灯充电，避免了繁琐的电线连接。
这种无线充电技术台灯不仅给用户带来了便利，还使得台灯的外观更加简洁，没有了讨厌的电线纠缠。
同时，这种无线充电技术也可以使台灯成为智能设备的充电基座，例如智能手机等。
除此之外，通用技术还带来了一种新型的台灯方案——无线控制技术台灯。
传统的台灯需要手动调节亮度和颜色，而无线控制技术台灯则通过手机、平板电脑等设备的应用程序进行控制。
用户可以通过应用程序调节台灯的亮度、色温和灯光颜色，实现更加个性化的光照需求。
这种无线控制技术使得台灯使用更加方便，不再局限于手动操控，还可以根据用户的喜好和需要，在不同场景下调整光线。
在通用技术的推动下，台灯也逐渐与智能家居系统相结合。
智能家居系统通过联网技术，可以将各种设备连接在一起，形成一个智能化的生活环境。
台灯作为其中的一部分，可以与其他智能设备进行互动。
例如，当智能家居系统检测到用户离开家后，可以自动关闭所有台灯，以节省能源。
当用户返回家中时，智能家居系统又可以自动为用户打开明亮的台灯，提供舒适的光照。
综上所述，通用技术为台灯带来了更多创新的方案。
智能感应技术、无线充电技术、无线控制技术以及与智能家居系统的结合，让台灯不再只是简单的照明工具，而是成为了一个与人们生活紧密相连的智能设备。
适用于写字楼的智能灯光配置
适用于写字楼的智能灯光配置在现代化的写字楼中，智能灯光配置已经成为提升办公环境舒适度、节能效率以及整体形象的重要元素。
一个合理且高效的智能灯光系统不仅能够满足员工的日常照明需求，还能通过智能化的控制方式实现能源的优化利用，降低运营成本，同时为企业创造一个更加舒适、高效的工作氛围。
一、智能灯光系统的基本构成1、灯具适用于写字楼的灯具种类繁多，常见的有吊灯、吸顶灯、筒灯、射灯和灯带等。
这些灯具的选择需要根据写字楼的不同区域和功能进行搭配。
例如，公共区域如大堂、走廊可以使用吊灯和吸顶灯提供基础照明；办公区域则可以结合筒灯和台灯，满足局部照明需求；而会议室可能需要射灯和灯带，营造出不同的氛围和照明效果。
2、传感器传感器是智能灯光系统的“眼睛”，能够感知环境的变化并将信息传递给控制系统。
常见的传感器包括光照传感器、人体红外传感器和声音传感器等。
光照传感器可以根据周围环境的亮度自动调节灯光的亮度；人体红外传感器能够检测到人员的活动，当有人进入区域时自动开灯，无人时延时关灯；声音传感器则可以根据声音的强度来控制灯光的开关或亮度。
控制器是智能灯光系统的“大脑”，负责接收传感器的信号，并根据预设的程序和算法来控制灯光的开关、亮度、颜色和色温等参数。
控制器可以是独立的设备，也可以集成在灯具或其他智能设备中。
4、通信模块通信模块用于实现智能灯光系统各个组件之间的信息传输。
常见的通信方式有蓝牙、WiFi、Zigbee 等。
不同的通信方式在传输距离、稳定性、能耗等方面各有优缺点，需要根据写字楼的实际情况进行选择。
二、智能灯光系统的功能1、自动调光根据室内外的自然光照强度，智能灯光系统可以自动调节灯光的亮度，保持室内光线的均匀和舒适，避免过亮或过暗对员工视力造成损害。
同时，在阳光充足的时段适当降低灯光亮度，还能实现节能的目的。
2、场景模式可以根据不同的使用场景，如办公、会议、休息等，预设不同的灯光模式。
例如，办公模式下灯光亮度适中、色温偏冷，有助于提高员工的注意力和工作效率；会议模式下灯光亮度均匀、色温适中，营造出严肃、专注的氛围；休息模式下灯光亮度较暗、色温偏暖，创造出放松、舒适的环境。
护眼台灯方案
护眼台灯方案随着人们生活水平的提高和工作生活节奏的加快，我们对眼睛的保护也变得越来越重要。
长时间面对电子设备，如电脑、手机等，对眼睛造成的辐射和视力损害是不可忽视的。
好在现在市场上有各种各样的护眼台灯，它们采用了一些特殊的设计和技术，可以有效降低眼睛的疲劳程度，保护视力。
在本文中，我将为您介绍一种针对护眼的台灯方案。
一、护眼台灯的设计原则首先，护眼台灯的设计原则是以提供柔和的光线为主要目标。
亮度过高的灯光容易刺激眼睛和疲劳感，而过暗的光线则会导致提醒不足。
因此，护眼台灯需要有一种科学的设计，能够提供适宜的光线亮度，让视觉感觉到舒适。
其次，护眼台灯应该兼顾色温的选择。
冷色调的灯光容易使人产生冷静的感觉，适合工作和学习使用；而暖色调的灯光则能够营造出温馨和舒适的氛围。
护眼台灯设计应该根据使用环境和需求调整色温，以使用户达到最佳的使用体验。
最后，护眼台灯还需要具备调节亮度和色温的功能。
不同的使用场景和人的需求可能会有所不同，可以通过调节亮度和色温来满足个性化的要求。
二、双光源设计的护眼台灯作为一种创新的护眼台灯方案，双光源设计是非常有效的。
它采用了两种不同色温和亮度的灯光源，可以提供更加柔和和舒适的光线，从而减少眼睛的疲劳。
双光源设计的护眼台灯通常由两个灯头组成。
一个灯头采用冷色调的灯光，适合用于工作和学习的环境。
另一个灯头采用暖色调的灯光，适合用于休息和放松的环境。
用户可以根据自己的需要选择合适的灯光模式。
此外，这种护眼台灯还可以通过调节亮度和色温来满足不同场景的需求。
用户可以根据自己的工作环境和眼睛的感受来调整灯光，以获得最佳的使用效果。
三、智能控制系统的护眼台灯随着智能科技的发展，护眼台灯也逐渐拥有了智能控制系统，提供更加便捷和个性化的使用体验。
智能控制系统的护眼台灯通常配备有蓝牙或Wi-Fi功能，可以与智能手机或其他设备进行连接。
通过相应的App，用户可以远程控制台灯的开关、亮度、色温等设置。
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智能台灯工作原理及系统功能
摘要：台灯长期以来一直是人们生活和工作的必需品之一，在家用照明设备
中出现和使用非常频繁。
本文首先分析了智能台灯的系统方案并完成了硬件选型，采用STM32F103C8T6作为主控，HR-SR501模块作为智能台灯的热释电模块。
HC-SR04超声波测距传感器，用于测距。
蓝牙模块HC-05是灯具的无线控制模块。
然
后通过Altium Designer绘制原理图，完成各功能模块的接口电路设计。
通过绘
制程序流程图完成各功能的程序设计。
该程序是通过keil5编写的。
最后通过硬
件和软件的结合实现了智能灯的光照强度自动调节、姿势提醒、人体红外感应和
无线控制。
关键词：STM32 ,智能控制,台灯,传感器,无线控制
1前言
台灯具有操作简单、节能、坐姿提醒、自动调光、无线控制等优点，与一般
传统台灯相比，解决了传统台灯控制不够简单、耗能高、不节能等问题。
这容易
引起视疲劳或近视，因此，设计智能台灯具有较高的应用价值和市场价值。
2智能台灯整体设计
本设计的智能台灯通过微控制器接收并处理各种信息，并根据这些信息调整
照明LED灯的照明亮度。
智能台灯具有三种工作模式，即手动操作模式、智能调
节照明模式和夜灯模式。
灯具通电后，灯具默认或复位为手动操作模式，用户可
以通过模式切换按钮切换灯具的操作模式。
在手动操作模式下，用户可以通过按
下灯光开关按钮来调节灯具的光照强度，或者使用蓝牙将手机与灯具连接，通过
手机APP调节灯具的光照强度并切换灯具模式。
在照明模式智能调节中，灯具会
检测周围是否有人活动，如果有人活动，则会检测周围环境的亮度，并根据环境
亮度自动调节灯具照明。
切换到夜灯模式后，当外界光线较暗时，台灯会开启热
释电感应和超声波测距模式，当检测到人体靠近台灯时，台灯会开启亮度较低的灯，以方便用户夜间活动。
除了三种模式外，这款灯还有测距功能，可以通过按
键控制开启或关闭。
开启测距功能后，灯具可以实时检测用户与灯具的距离，判
断用户坐姿是否合理，如果不合理，灯具会触发蜂鸣器报警提醒用户调整坐姿。
当检测到人体靠近台灯时，台灯会开启亮度较低的灯，以方便用户在夜间活动。
3 智能台灯硬件设计
3.1硬件选择
3.1.1主控芯片选型与演示
由于8051单片机定时器功能较少，没有ADC功能，需要外接模数转换芯片，将光敏电阻传感器测得的模拟值转换为特定的数字。
8051 微控制器的时钟频率
低于 12 MHz，性能较差。
本设计选用的微控制器是STM32F103C8T6，它具有更高
的时钟频率和强大的性能。
3.1.2热释电传感器的选择和论证
HR-SR501模组原理与HR-SR602模组原理相同，但HR-SR501模组感应范围更大。
与 HR-SR602 模块相比，HR-SR501 模块只需转动相应的旋钮即可更方便地
调节延迟时间。
HC-SR501热释电人体传感器模块的引脚，传感器的引脚包括电源
引脚、延时引脚、灵敏度调节引脚和触发方法引脚。
3.1.3测距模块的选择与论证
红外测距模块GP2Y0A21YK0F，采用三角测量，其输出电压值可以换算得到距离。
该传感器可用于测距、避障等，测量范围在10.0厘米到80.0厘米之间。
与HC-SR04模块相比，其测距范围小，但精度高。
因此选择了Option 1的HC-SR04
超声波测距传感器。
3.1.4 光检测模块的选择与论证
光敏电阻对光非常敏感，它的光越强，电阻越低。
由于其电阻值随光强变化
的特性，光敏电阻得到了广泛的应用。
光敏电阻阻值的变化改变了光敏电阻的电压，而其电压的变化又可以响应环境的光强。
但是，由于其电压变化是模拟量，
需要通过AD转换为数字量才能使用。
3.2硬件电路原理
本设计采用STM32F103C8T6最小系统板作为主控核心，具有手动控制、智能控制和无线控制功能。
手动控制时，只需一个按钮即可完成灯具的照明控制；智能控制模式下，灯具可根据周围环境亮度和用户状态调节照明亮度；在无线控制中，可以使用手机通过蓝牙控制灯的照明。
4智能台灯软件设计
本设计共有三种控制模式：一种是使用灯上的按钮，也是默认模式；一是智能调光模式，灯会结合周围的光强和灯周围人的活动情况，自动调节照明，无需人工干预；一种是夜灯模式，可以在用户夜间活动时为其提供照明。
5结论
本文需要的基于STM32的智能台灯设计的主要功能如下。
1）手动控制：在手动控制模式下，台灯的照明强度可以通过按键次数来调节，从而选择合适的照明强度。
2）智能调光模式：在该模式下，智能台灯可以根据环境光强和周围是否有人，自动调节台灯的照明强度。
检测到周围有人后，会根据当前环境光强适当调整灯具照明。
3）姿势提醒模式：在该模式下，智能台灯可以通过超声波测距模块检测用户到台灯的距离。
当检测到用户与灯的距离过小且持续时间超过3秒时，报警系统会发出提醒，提醒用户远离灯，蜂鸣器结束报警后用户远离灯。
4）夜灯模式：在此模式下，智能台灯可以作为夜灯使用。
当环境亮度较低时，当台灯检测到附近有人活动时，会开启较低亮度的照明，以方便用户在黑暗中的动作，但台灯照明会在用户之后立即关闭。
参考文献
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[2]基于单片机的视力保护台灯设计[J]. 马爱蓉,鲍钰涵,陈君. 大众标准化. 2021(15)
[3]基于单片机的智能台灯设计[J]. 陈雪娇,潘思儒,易威,缪文南,关锺炜. 电子测试. 2020(04)
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2021(04)。