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智能護(hù)眼臺燈解決方案，并不少見，但是我司新的護(hù)眼臺燈設(shè)計方案設(shè)計是潮流與保健的藝術(shù)品，設(shè)計的一款具備語音控制、自主調(diào)光、距離檢測、語音提示、狀態(tài)顯示的多功能智能臺燈。該臺燈采用 STM32 芯片為控制處理器、應(yīng)用 LD3320 語音識別芯片、ISD4004 語音錄放芯片、光敏傳感器、定時芯片、超聲波模塊等多傳感器融合實現(xiàn)設(shè)計功能。臺燈能夠自主檢測使用距離和時間，根據(jù)周圍環(huán)境自主調(diào)節(jié)燈光強度，顯示臺燈運行狀態(tài)。并且可以通過語音控制臺燈狀態(tài)、根據(jù)檢測狀態(tài)進(jìn)行語音提示。設(shè)計臺燈可以通過距離、時間、燈光強度的檢測調(diào)節(jié)來達(dá)到護(hù)眼效果，通過語音控制和語音提示使臺燈操作更具智能化。

1、產(chǎn)品描述

近年來隨著學(xué)習(xí)壓力的不斷增加，使用臺燈的頻率和時間不斷增加。臺燈在提供足夠光照的同時對人眼視力也有很重要的影響。根據(jù)相關(guān)研究報告我國近視人數(shù)占比非常高，大多數(shù)人視力保護(hù)意識淡薄。同時隨著智能技術(shù)的不斷發(fā)展人們對物體的智能化的要求越來越高。根據(jù)現(xiàn)實需求設(shè)計了一款多功能的智能護(hù)眼臺燈，該臺燈通過檢測距離、時間、光強自主調(diào)節(jié)達(dá)到護(hù)眼功能，并且能夠進(jìn)行語音識別，語音控制、語音提示提高了臺燈的便捷性和智能化程度。

2、系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)設(shè)計框圖如下圖 1 所示，系統(tǒng)通過時鐘模塊、測距模塊、光強模塊對使用時間、距離、環(huán)境光強進(jìn)行檢測。主控模塊對監(jiān)測的數(shù)據(jù)行處理，將系統(tǒng)狀態(tài)輸出至顯示模塊，根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果控制調(diào)節(jié)模塊改變光強，通過語音錄放模塊對使用者進(jìn)行語音提示。系統(tǒng)由電源模塊進(jìn)行供電，并且通過語音識別芯片實現(xiàn)臺燈的語音控制，使系統(tǒng)智能化。

3、硬件設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計框圖對系統(tǒng)各硬件模塊進(jìn)行設(shè)計。首先系統(tǒng)采用 STM32F103VET6 作為主控制器，驅(qū)動檢測芯片獲取檢測數(shù)據(jù)、對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后輸出控制信號和狀態(tài)信號。

系統(tǒng)檢測模塊，采用 DS1320 芯片作為時鐘計時芯片，用于記錄臺燈使用時間，臺燈使用 2 小時之后輸出語音提示信號。采用超聲波模塊對使用者與臺燈之間的距離進(jìn)行檢測，設(shè)置護(hù)眼距離為 35cm ～ 45cm 之間。當(dāng)使用距離小于或者大于護(hù)眼距離時，將通過語音提示進(jìn)行位置調(diào)節(jié)。采用 BH1750 傳感器對臺燈周圍的光強進(jìn)行檢測，根據(jù)檢測值匹配調(diào)節(jié)各光強區(qū)間護(hù)眼的光照強度。

采用 OLED 顯示臺燈的檢測光強、距離、使用時間的狀態(tài)信息。采用 ISD4004 作為語音錄放芯片，該芯片可以分段錄制和播放所需的語音提示信息包括:使用超時提醒、距離太遠(yuǎn)或太近指示、當(dāng)前光照強度。采用 LD3320 非特定語音識別芯片進(jìn)行語音識別和語音控制，非特定語音識別需要提前設(shè)置識別指令包括:開燈、關(guān)燈、調(diào)至合適亮度、增強、減弱語音控制指令。

系統(tǒng)通過 PWM 波驅(qū)動 MOS 管的方式調(diào)節(jié)臺燈的亮度，根據(jù) PWM 值的改變來改變臺燈的亮度值。PWM 值由語音控制指令和光強檢測決定。

4、軟件運行流程

在搭建好硬件系統(tǒng)之后，進(jìn)行軟件流程的編寫和運行。系統(tǒng)軟件運行過程如圖 2 所示:首先對各器件進(jìn)行初始化，然后檢測距離信息，根據(jù)語音提示調(diào)節(jié)位置，進(jìn)行光強檢測調(diào)節(jié)至合適光強，開始計時計算正常使用時間，當(dāng)?shù)竭_(dá)使用時間進(jìn)行語音提示，收到關(guān)閉指令結(jié)束。

5 總結(jié)展望

設(shè)計的智能護(hù)眼臺燈能夠是準(zhǔn)確的檢測距離和光照強度和使用時間。能夠清晰播放提示語音，同時能夠識別語音指令進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換，因此設(shè)計的臺燈實現(xiàn)了設(shè)計的護(hù)眼和智能化的功能需求。由于條件限制系統(tǒng)之后應(yīng)向小型化、簡潔化方向進(jìn)行優(yōu)化。下圖 3 為設(shè)計實物圖。

深圳市組創(chuàng)微電子有限公司19年電子電器方案開發(fā)設(shè)計及芯片代理公司，主要從事教育電子產(chǎn)品、小家電、益智玩具、智能家居等消費類電子產(chǎn)品的軟硬件設(shè)計開發(fā)。智能護(hù)眼臺燈解決方案，可以提供MCU、語音IC、藍(lán)牙IC與模塊、wifi模塊。開發(fā)能力涵蓋了PCB設(shè)計、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)等軟硬件設(shè)計。