一、智能台灯的设计与实现
- 国内外研究现状
通过查阅资料了解到目前，无论是国内还是国外，智能照明都有着良好的发展势头。就比如采用先进的智能照明控制应用于都市夜景照明、城市道路照明以及体育场馆功能性照明等。但是相对以上而言, 室内功能照明如智能台灯，它同样有极大的发展潜力和研究空间。首先，就智能台灯在国内外的发展而言。我们知道台灯已经成为不少家庭的生活必需品，它带给人们许多的便利。但是在如今越来越智能化的时代，我们要不断地追求创新，以求得更大的生活便捷性。基于此关于智能台灯的研究现状主要有以下几个特点：
（1）多功能。也就是说台灯的功能除了照明，还有坐姿检测与纠正；检测室温；显示时间等。多功能台灯的实现方式以坐姿检测与纠正为例，它是基于 STM32 的语音控制与坐姿检测智能台灯原型系统[1]。该系统由主控制器模块、语音识别模块、人体红外感应模块与继电器模块组成[2]。查阅资料知道其是以 STM32 微控制器为主控制器，通过串口控制 WTK6900B-B01 语音识别模块获取并解析语音指令，实现对 LED 灯的语音控制，包括开关、亮度变化及颜色变化等基本功能[3]。然后通过 HC-SR501 人体红外感应模块检测坐姿，坐姿不正确则点亮报警灯并鸣喇叭提醒。最后通过 SRD-05VDC-SL-C 继电器模块实现系统元件之间的耦合隔离，提高系统负载能力，完善系统控制功能与安全防护功能[4]。这些功能的实现比较复杂，但极具实用性。
（2）强调节能环保。我们国家因为能源短缺的问题，使得越来越多的人开始重视节能环保。针对目前存在的许多台灯因为设计不合理，所以导致能源被大大浪费的问题，即为了使电力能够得到高效利用，通过查阅资料了解到一种基于单片机的智能 LED 台灯设计，该台灯具有手动、自动两种调节方式，能够在保证正常实用的状况下又能使电力得到充分利用。台灯具有自动调节发光亮度和开关的功能[5]。对于智能台灯关于节能环保相关问题的研究决对是必不可少的。在社会主义国家，建立资源节约型，环境友好型社会是民之所望、政之所向。我国正处于并将长期处于社会主义初级阶段，现阶段生产水平还不高，从长远利益出发，建设资源节约型,环境友好型社会是必要的，有利于日后的发展。有利于落实科学发展观，统筹兼顾，是统筹人与自然和谐发展的必然要求，是促进可持续发展的重大举措，是加快转变经济发展方式，缓解资源约束和环境压力，提高经济增长的质量和效益，实现节约发展、清洁发展、安全发展的重要任务。有利于社会稳定和谐。有利于充分发扬我国艰苦奋斗的传统美德，有利于精神文明建设等。
（3）第二，与手机APP相连接。资料显示，将台灯和手机 APP 相连接，然后可以通过手机 APP 远程调节台灯和了解台灯周边的情况[11]。其中对于硬件与软件的通信问题，资料中选用了ESP8266 WiFi模块，将该WiFi模块和STM32串口进行通信，将通过网络采集到的数据，经过串行口发送给STM32单片机，进行进一步处理。同时智能台灯通过WiFi模块接入云端，为远程控制提供了可能。所以说关于智能台灯的研究更多的是倾向于便利化以及人性化。使台灯的发展能够跟上智能化的时代，更加便捷人们的日常生活。
（二）研究主要成果
通过查阅资料了解到智能台灯及其相关领域的一些主要的研究成果。
第一，基于 C51 单片机的 PWM 调光台灯以 STC89C51 作为主控芯片，设置手动控制、自动控制。在手动控制时，分为多个档，输出不同的 PWM 占空比实现了对光度的手动调节。在自动控制时，通过 ADC0832模拟数字转换芯片不断检验光敏电阻的电压来间接测量感应光度，将电压和预设的阈值进行对比，调整PWM 的占空比实现了对光度的自动调节[7]。我了解到该 LED 台灯电路简单，很大程度上节省电能，延长 LED灯寿命，适宜阅读。
第二，以 STM32 系列微控制器为主控单元，基于语音识别技术与人体红外检测技术，设计实现一种同时具有语音控制与坐姿检测/提醒功能的智能台灯原型系统[8]。我了解到这样的设计在为使用者提供便利化操控体验的同时，能够在一定程度上预防近视与驼背；同时，允许使用者根据实际照明需求用语音改变灯泡亮度，有助于提高电能有效利用率，具有节能效果，对以智能台灯为代表的智能家居技术的发展进行了有益探索。最后我认为加入光照度传感器，增加一个根据当前环境光照强度变化自动调整台灯亮度的新功能，作为语音控制的并行模式供用户自由选择，实现主观( 语音) 与客观( 光照度) 相结合的台灯亮度调整模式，就可以进一步改善用户照明体验，节约能源。
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