本科畢業(yè)論文第一章緒論課題研究的背景智能臺(tái)燈作為一種新型的照明設(shè)備，具有智能化、便捷性和節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)，得到了越來(lái)越多人的關(guān)注和使用?，F(xiàn)如今，人們對(duì)于生活品質(zhì)的要求逐漸提高，對(duì)于照明設(shè)備也提出了更多的需求。傳統(tǒng)的臺(tái)燈功能有限，不能滿(mǎn)足人們對(duì)于照明的多樣化需求，而智能臺(tái)燈則可以通過(guò)智能化技術(shù)實(shí)現(xiàn)更多功能，提供更好的照明體驗(yàn)?，F(xiàn)代社會(huì)對(duì)于智能家居的需求不斷增加，智能臺(tái)燈作為智能家居的主要組成部分，可以通過(guò)連接無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和自動(dòng)化操作。這種智能化的特性可以更好地滿(mǎn)足人們對(duì)于照明環(huán)境的要求，為人們提供更加舒適和便捷的生活方式。隨著科技的發(fā)展，智能化技術(shù)的應(yīng)用逐漸大眾化。人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，智能臺(tái)燈作為智能化技術(shù)在照明領(lǐng)域的應(yīng)用主體之一，也受到了研究者的關(guān)注。通過(guò)在智能臺(tái)燈中加入人工智能算法和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于照明環(huán)境的智能感知和智能控制，提高照明的效果和品質(zhì)。再者，智能臺(tái)燈相比傳統(tǒng)臺(tái)燈還有一個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)就是節(jié)能環(huán)保。能源問(wèn)題一直是全球面臨的重要挑戰(zhàn)之一，而照明領(lǐng)域的能源消耗也是一個(gè)不可忽視的問(wèn)題。智能臺(tái)燈可以通過(guò)智能控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)和能源回收等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)能源的有效利用和節(jié)約，減少能源浪費(fèi)，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。智能臺(tái)燈作為一種智能化照明設(shè)備，有著廣泛的應(yīng)用前景和市場(chǎng)需求。不僅可以在家庭中應(yīng)用，為人們提供更好的照明環(huán)境，還可以在辦公場(chǎng)所、商業(yè)區(qū)等各個(gè)場(chǎng)合中得到應(yīng)用。智能臺(tái)燈的市場(chǎng)潛力巨大，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)價(jià)值。因此，研究智能臺(tái)燈的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，對(duì)于提高照明技術(shù)水平，推動(dòng)智能家居發(fā)展具有重要的意義和價(jià)值。智能臺(tái)燈作為一種新型的照明設(shè)備，具有智能化、便捷性和節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)，得到了越來(lái)越多人的關(guān)注和使用。課題研究的背景主要體現(xiàn)在現(xiàn)代社會(huì)對(duì)于智能家居需求增加、智能化技術(shù)的廣泛應(yīng)用、節(jié)能環(huán)保問(wèn)題以及智能臺(tái)燈的市場(chǎng)前景和社會(huì)價(jià)值等方面。通過(guò)深入研究智能臺(tái)燈的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，可以提高照明技術(shù)水平，滿(mǎn)足人們對(duì)于照明環(huán)境的需求，推動(dòng)智能家居的發(fā)展。1.2課題研究的目的和意義智能臺(tái)燈設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的課題研究的目的：智能臺(tái)燈作為一種智能家居產(chǎn)品，除了基本的照明功能外，還可以提供其他多種實(shí)用功能。本課題將著重設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一些實(shí)用的附加功能，如定時(shí)開(kāi)關(guān)、光照度調(diào)節(jié)、光譜采集等，以滿(mǎn)足用戶(hù)在不同場(chǎng)景下的需求。節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì):智能臺(tái)燈在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，要重點(diǎn)考慮能源的有效利用和環(huán)保性。通過(guò)采用先進(jìn)的LCD1602照明技術(shù)和控制策略，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和環(huán)保的目標(biāo)。同時(shí)，還將研究并設(shè)計(jì)一種智能控制算法，通過(guò)感知環(huán)境光照度和用戶(hù)的使用習(xí)慣，自動(dòng)調(diào)節(jié)臺(tái)燈的亮度，實(shí)現(xiàn)智能節(jié)能功能。通過(guò)以上的研究目的，本課題旨在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一種功能強(qiáng)大、操作簡(jiǎn)便，節(jié)能環(huán)保的智能臺(tái)燈，提供更好的照明體驗(yàn)和用戶(hù)體驗(yàn)，滿(mǎn)足人們不同場(chǎng)景下的需求。智能臺(tái)燈設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的課題研究的意義在于提供了以下幾個(gè)方面的價(jià)值。一方面來(lái)說(shuō)智能臺(tái)燈作為一種智能化的照明設(shè)備，具有智能控制、個(gè)性化定制等特點(diǎn)，能夠提供更加智能化、便捷、舒適的照明體驗(yàn)。智能臺(tái)燈除了可以通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)，還可以通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)，人體感應(yīng)，光敏和語(yǔ)音識(shí)別等多種方式實(shí)現(xiàn)對(duì)亮度、色溫等參數(shù)的自由調(diào)節(jié)，滿(mǎn)足不同場(chǎng)景和個(gè)人需求，提供個(gè)性化的照明體驗(yàn)。另一方面，智能臺(tái)燈的智能控制功能可以幫助用戶(hù)節(jié)省能源，并提供更加環(huán)保的照明解決方案。智能臺(tái)燈可以根據(jù)環(huán)境光線(xiàn)和使用習(xí)慣自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度和色溫，避免了長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)亮或過(guò)暗的照明環(huán)境，降低了對(duì)眼睛的傷害，同時(shí)也減少了能源的浪費(fèi)。智能臺(tái)燈的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)可以推動(dòng)智能制造技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。智能臺(tái)燈作為智能照明設(shè)備的一種代表，其設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)涉及到多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)和技術(shù)，如電子、光學(xué)、通信、控制等。通過(guò)課題研究，可以深入研究智能臺(tái)燈的核心技術(shù)，并在設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程中應(yīng)用新技術(shù)、新材料和新工藝，推動(dòng)智能制造技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新，提高我國(guó)智能制造領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力。通過(guò)深入研究智能臺(tái)燈的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，除了可以提升照明體驗(yàn)，節(jié)省能源，還能促進(jìn)智能家居的發(fā)展，推動(dòng)智能制造技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用。這將對(duì)改善人們的生活質(zhì)量、促進(jìn)綠色可持續(xù)發(fā)展、推動(dòng)我國(guó)智能制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀智能臺(tái)燈是一種將傳統(tǒng)臺(tái)燈與智能化技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)品。它可以通過(guò)控制燈光的亮度和色溫,為用戶(hù)提供更加舒適、健康的照明環(huán)境。如今隨著國(guó)內(nèi)市場(chǎng)隨著智能家居市場(chǎng)的快速發(fā)展,智能臺(tái)燈也逐漸得到了消費(fèi)者的關(guān)注和認(rèn)可。中國(guó)眾多著名的智能家電品牌,例如小米、華為、海爾等,他們?cè)O(shè)計(jì)出了各式各樣的臺(tái)燈產(chǎn)品。這些產(chǎn)品通常采用智能手機(jī)客戶(hù)端進(jìn)行控制,用戶(hù)可以通過(guò)手機(jī)控制燈光的亮度、顏色和溫度,以及調(diào)整照明場(chǎng)景,為用戶(hù)提供一個(gè)更加智能化的體驗(yàn)。智能臺(tái)燈在國(guó)外也備受歡迎。西方多個(gè)國(guó)家的消費(fèi)者對(duì)于智能家居產(chǎn)品的需求較高,智能臺(tái)燈也成為了這些國(guó)家的消費(fèi)者的首選。國(guó)外的智能臺(tái)燈產(chǎn)品通常采用語(yǔ)音控制、手機(jī)控制和遠(yuǎn)程控制等多種方式,用戶(hù)可以隨時(shí)隨地控制燈光的亮度、顏色和溫度,為用戶(hù)提供更加智能化的照明體驗(yàn)。1.4本課題的研究?jī)?nèi)容、研究方法和實(shí)施方案在這個(gè)研究中，我們使用了紅外傳感技術(shù)來(lái)進(jìn)行，智能控制。所以，在進(jìn)行這項(xiàng)研究時(shí),我們必須認(rèn)真考慮如何在保證性能的同時(shí)，提高我們的研究效果。特別重視研究單片機(jī)的中斷模式。通過(guò)分析延遲函數(shù)、AD模數(shù)變換和PWM脈沖調(diào)節(jié)，我們可以設(shè)計(jì)一種可收發(fā)的電子模型，同時(shí)也可以利用STM32F103C8T6單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)智能照明系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。通過(guò)使用STM32單片機(jī)，語(yǔ)音識(shí)別，內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換，PWM脈沖燈光調(diào)節(jié)，人體紅外感應(yīng)，LCD1602液晶顯示及各種部件組成的電路，我們利用C語(yǔ)言編寫(xiě)程序后將其安裝在STM32單片機(jī)的開(kāi)發(fā)板上，通過(guò)模仿真實(shí)的場(chǎng)景，檢查該自動(dòng)控制模塊的反饋效果，進(jìn)行評(píng)估其準(zhǔn)確度，最終將其與信號(hào)采集技術(shù)完美融合，從而有效地檢驗(yàn)該課題的可靠性，實(shí)現(xiàn)具體的功能。為了更好地探索和開(kāi)發(fā)紅外傳感器，我們首先編寫(xiě)一個(gè)單片機(jī)軟件，可以自由控制單片機(jī)的燈光的點(diǎn)亮和熄滅。最后，我們使用專(zhuān)業(yè)的軟硬件技術(shù)，完成系統(tǒng)的測(cè)試。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的研究，我們精心構(gòu)建了一套具有良好性能的應(yīng)用電路，其中包括了有效地接受外部信息并有效地操縱它們；我們不斷總結(jié)，并致力于將其轉(zhuǎn)化為可供實(shí)際使用的產(chǎn)品，同時(shí)撰寫(xiě)了相關(guān)的論文，其功能如下:1.智能模式：AUTO表示智能模式，我們按下第一和第二個(gè)按鍵是用來(lái)切換模式，按第一個(gè)按鍵可以切換成智能模式，在智能模式下，如果檢測(cè)到有人，并且光線(xiàn)暗，就會(huì)根據(jù)光線(xiàn)來(lái)調(diào)節(jié)燈光亮度，如在測(cè)試期間，它會(huì)顯示有人，把光敏遮擋住，周?chē)桨祫t燈光越亮。2.手動(dòng)模式：按第二個(gè)按鍵切換為手動(dòng)模式，手動(dòng)模式下，可以通過(guò)第三四個(gè)按鍵來(lái)調(diào)節(jié)亮度，第三個(gè)按鍵表示擋位＋，第四個(gè)按鍵表示擋位—。3.自動(dòng)模式：自動(dòng)模式下，會(huì)自動(dòng)感應(yīng)周?chē)袥](méi)有人，人離開(kāi)后10s左右自動(dòng)關(guān)燈。4.語(yǔ)音識(shí)別模式：語(yǔ)音識(shí)別模式下，為了防止誤識(shí)別，我們必須要有喚醒的指令，我們必須要喚醒之后才會(huì)進(jìn)行識(shí)別。說(shuō)出“你好小薇”；“開(kāi)燈”；“關(guān)燈”等指令時(shí)可進(jìn)行識(shí)別，10s左右未輸入指令則自動(dòng)關(guān)閉。第二章系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)與方案分析

2.1智能臺(tái)燈系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖

在設(shè)計(jì)智能臺(tái)燈系統(tǒng)時(shí)，我們首先要明確其設(shè)計(jì)理念和方法。智能臺(tái)燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念是為了滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)于臺(tái)燈的需求，提供更加智能、便捷、舒適的使用體驗(yàn)。其設(shè)計(jì)方法包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。在硬件設(shè)計(jì)上，我們選擇了LCD1602燈作為臺(tái)燈的光源，LCD1602燈具有字符型顯示、低功耗、清晰可讀、易于控制、多種顯示模式等特點(diǎn)，非常適合臺(tái)燈的使用。另外，我們將考慮加入一些智能功能，如感應(yīng)器和光線(xiàn)傳感器等，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)光線(xiàn)亮度和色溫，提升用戶(hù)的使用體驗(yàn)。軟件設(shè)計(jì)上，我們將采用STM32單片機(jī)進(jìn)行控制和管理。通過(guò)使用STM32單片機(jī)，我們可以實(shí)現(xiàn)對(duì)臺(tái)燈的功能拓展和升級(jí)，如語(yǔ)音控制、人體感應(yīng)等。另外，我們還將設(shè)計(jì)一個(gè)智能臺(tái)燈APP，用戶(hù)可以通過(guò)手機(jī)或電腦控制臺(tái)燈的開(kāi)關(guān)、亮度等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)智能化的控制。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理念與方法主要包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。在硬件設(shè)計(jì)上，我們選擇高品質(zhì)的LCD1602燈作為臺(tái)燈的光源，加入語(yǔ)音控制和人體紅外以滿(mǎn)足用戶(hù)的不同需求。在軟件設(shè)計(jì)上，我們采用STM32單片機(jī)進(jìn)行控制和管理，并設(shè)計(jì)智能臺(tái)燈APP實(shí)現(xiàn)智能化的控制。智能臺(tái)燈的結(jié)構(gòu)組成包括照明結(jié)構(gòu)、感應(yīng)元件、控制模塊和供電系統(tǒng)等多個(gè)方面。這些組成部分的優(yōu)化和協(xié)調(diào)將直接影響到臺(tái)燈的使用體驗(yàn)和智能控制功能的實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)功能與工作流程圖是智能臺(tái)燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)中非常重要的一部分，它描述了系統(tǒng)的功能和工作流程，下面將具體介紹系統(tǒng)的功能和工作流程。智能臺(tái)燈系統(tǒng)具有以下主要功能：照明功能：智能臺(tái)燈系統(tǒng)能夠提供照明，通過(guò)LCD1602燈泡提供光照，滿(mǎn)足用戶(hù)基本的照明需求。亮度調(diào)節(jié)功能：系統(tǒng)支持亮度的調(diào)節(jié)，用戶(hù)還可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整燈光的亮度，以滿(mǎn)足各人在不同場(chǎng)景下的照明需求。紅外感應(yīng)功能：人體紅外檢測(cè)當(dāng)前是否有人，人走后，延時(shí)約10s自動(dòng)關(guān)燈。接下來(lái)，我們介紹系統(tǒng)的工作流程圖：系統(tǒng)工作流程圖如下所示：?jiǎn)?dòng)系統(tǒng)：按下智能臺(tái)燈的開(kāi)關(guān)按鈕，系統(tǒng)開(kāi)始工作。檢測(cè)環(huán)境：系統(tǒng)通過(guò)傳感器能夠檢測(cè)到當(dāng)前環(huán)境的亮度。判斷工作模式：系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境參數(shù)判斷當(dāng)前工作模式，比如判斷是否需要調(diào)節(jié)亮度。執(zhí)行指令：系統(tǒng)根據(jù)判斷結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的指令，比如調(diào)節(jié)燈光的亮度。監(jiān)控工作狀態(tài)：系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)控傳感器數(shù)據(jù)和用戶(hù)指令，實(shí)時(shí)監(jiān)控到臺(tái)燈的工作狀態(tài)。運(yùn)行結(jié)束：當(dāng)用戶(hù)手動(dòng)關(guān)閉智能臺(tái)燈或感應(yīng)到人離開(kāi)時(shí)，系統(tǒng)停止工作。智能臺(tái)燈系統(tǒng)的功能和工作流程圖設(shè)計(jì)合理，可以實(shí)現(xiàn)用戶(hù)的各項(xiàng)需求，提供舒適的照明體驗(yàn)。2.2方案的比較與選擇2.2.1單片機(jī)的選擇STM32單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)包括：1.性能強(qiáng)大：STM32單片機(jī)采用ARMCortex-M內(nèi)核，具有高性能和低功耗的特點(diǎn)，適合處理需要高性能的應(yīng)用。2.豐富的外設(shè)：STM32單片機(jī)集成了豐富的外設(shè)，包括通用I/O、定時(shí)器、ADC/DAC、通信接口等，滿(mǎn)足不同應(yīng)用的需求。3.豐富的開(kāi)發(fā)資源：STMicroelectronics為STM32提供了完善的開(kāi)發(fā)工具鏈，包括IDE、編譯器、調(diào)試器等，方便開(kāi)發(fā)者進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)和調(diào)試。4.靈活性高：STM32單片機(jī)支持多種外設(shè)和通信接口，可以根據(jù)具體需求選擇合適的型號(hào)，滿(mǎn)足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。良好的生態(tài)系統(tǒng)：由于STM32系列單片機(jī)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，擁有龐大的用戶(hù)群體和豐富的社區(qū)資源，開(kāi)發(fā)者可以很容易地獲取相關(guān)資料和支持。綜上所述，所以我們選擇了STM32單片機(jī)作為本次實(shí)驗(yàn)的主要器件。2.2.2人體感應(yīng)方式紅外感應(yīng)采用集成電路BIS0001，這款芯片是一款具有較高性能的傳感信號(hào)處理集成電路。它配備熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件就可構(gòu)成被動(dòng)式的熱釋電紅外開(kāi)關(guān)、報(bào)警用人體熱釋電傳感器等。它能自動(dòng)快速開(kāi)啟各類(lèi)白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動(dòng)門(mén)、電風(fēng)扇、烘干機(jī)和自動(dòng)洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場(chǎng)、庫(kù)房及家庭的過(guò)道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動(dòng)燈光、照明和報(bào)警系統(tǒng)。所以我們選擇了這款BIS0001熱釋電傳感器處理芯片。2.2.3光照檢測(cè)模式光敏電阻（光敏電阻器）是一種能夠根據(jù)光照強(qiáng)度改變電阻值的元件，其優(yōu)點(diǎn)包括：1.靈敏度高：光敏電阻對(duì)光的響應(yīng)速度快，能夠快速感知光信號(hào)的變化，適用于需要快速響應(yīng)的應(yīng)用。2.簡(jiǎn)單易用：光敏電阻器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，只需接通電源和測(cè)量信號(hào)引腳即可實(shí)現(xiàn)光信號(hào)檢測(cè)。3.低成本：光敏電阻器價(jià)格較低，適合成本敏感型應(yīng)用，而且在大批量生產(chǎn)時(shí)成本更低。4.廣泛應(yīng)用：光敏電阻器在照明控制、自動(dòng)化系統(tǒng)、安全警報(bào)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，具有很強(qiáng)的通用性。5.可靠性高：光敏電阻器無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，壽命長(zhǎng)，工作穩(wěn)定可靠，不容易受外界環(huán)境干擾。綜上所述，我們選擇光敏電阻作為本次設(shè)計(jì)的光照檢測(cè)部件。2.2.4液晶顯示方案設(shè)計(jì)LCD1602液晶顯示模塊（常用于16x2字符顯示）的優(yōu)點(diǎn)包括：1.低功耗：LCD1602液晶顯示模塊功耗低，適合用于電池供電或要求節(jié)能的應(yīng)用。2.清晰可讀：LCD1602顯示模塊提供清晰的字符顯示，具有良好的對(duì)比度和可視角度，用戶(hù)可以輕松讀取信息。3.穩(wěn)定性高：LCD1602顯示模塊工作穩(wěn)定，對(duì)溫度和環(huán)境影響較小，長(zhǎng)時(shí)間保持良好的顯示效果。4.易于控制：LCD1602采用標(biāo)準(zhǔn)的并行接口進(jìn)行控制，容易與各種微控制器或其他設(shè)備進(jìn)行連接和通信。5.廣泛應(yīng)用：LCD1602液晶顯示模塊在各種電子設(shè)備中廣泛應(yīng)用，如計(jì)時(shí)器、溫度計(jì)、計(jì)數(shù)器等，具有很強(qiáng)的通用性。綜上所述，LCD1602液晶顯示模塊具有低功耗、清晰可讀、穩(wěn)定性高、易于控制和廣泛應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)，所以我們選擇它作為此次設(shè)計(jì)的顯示模塊。2.2.5語(yǔ)音識(shí)別方案設(shè)計(jì)LD3322語(yǔ)音模塊的優(yōu)點(diǎn)包括：1.價(jià)格相對(duì)較低，適合一些預(yù)算有限的項(xiàng)目。2.支持離線(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別，不需要聯(lián)網(wǎng)，可以在沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)連接的情況下使用。3.集成了語(yǔ)音識(shí)別算法和語(yǔ)音合成算法，可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別和語(yǔ)音合成的功能。所以我們選擇了LD3322作為本次設(shè)計(jì)的語(yǔ)音模塊。2.3硬件框圖設(shè)計(jì)本系統(tǒng)組成如上圖所示，圖2-1系統(tǒng)硬件框圖主要由以下七個(gè)部分組成：1.傳感器及信號(hào)處理電路:檢測(cè)人體輻射紅外信號(hào)和光強(qiáng)信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后變成可處理的數(shù)字信號(hào)。2.以STM32單片機(jī)組成的中央處理單元：對(duì)信號(hào)進(jìn)行了處理并發(fā)出控制命令。3.光敏；光敏采集當(dāng)前光線(xiàn)亮度4.PWM脈沖控制燈光調(diào)節(jié)：通過(guò)光敏電阻進(jìn)行采集光線(xiàn)的強(qiáng)度，再通過(guò)PWM脈沖進(jìn)行燈光的調(diào)節(jié)。5.按鍵：按鍵設(shè)置模式6.LCD1602：液晶顯示當(dāng)前信息的參數(shù)7.LD3322：通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別模塊識(shí)別特定語(yǔ)音2.4整體原理圖圖2-2智能燈光電路原理圖第三章智能臺(tái)燈硬件設(shè)計(jì)3.1電源電路設(shè)計(jì)為了保證單片機(jī)的性能,我們選擇了一個(gè)直流5V的電池。這種電池由一個(gè)3端的支架和一個(gè)6端的按鍵來(lái)組成。2端支架與地面接觸,而3端支架只是被安裝在一個(gè)位置,實(shí)際并不具備任何功能。1端支架與按鍵的3端連接,它們分別負(fù)責(zé)按鍵的1端、3端、4端、6端的功能。當(dāng)考慮到1、3口的電源開(kāi)關(guān),應(yīng)該將其分別設(shè)置成5口和4、6口,以保證單片機(jī)更好的實(shí)現(xiàn)控制功能。此外,2口也可以被視為一種可靠的接地方式,它可以有效的保護(hù)單片機(jī)，此次單片機(jī)的傳感器和無(wú)線(xiàn)傳輸芯片的電壓都在5V內(nèi),所以選擇5V的電壓足夠滿(mǎn)足需求。本次設(shè)計(jì)的電源電路如下圖所示:圖3-1電源電路設(shè)計(jì)3.2STM32單片機(jī)介紹STM32是由意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）推出的一款32位ARMCortex-M微控制器系列，廣泛應(yīng)用于各種嵌入式系統(tǒng)中。STM32單片機(jī)具有高性能、低功耗、豐富的外設(shè)接口和強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)生態(tài)系統(tǒng)等特點(diǎn)，適用于多種應(yīng)用領(lǐng)域，如工業(yè)控制、汽車(chē)電子、消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品等。STM32單片機(jī)系列包括多個(gè)不同型號(hào)，涵蓋了不同的性能和功能需求，用戶(hù)可以根據(jù)具體應(yīng)用選擇合適的型號(hào)。STM32單片機(jī)具有豐富的外設(shè)接口，如通用定時(shí)器、串行通信接口、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、通用并行接口等，可以滿(mǎn)足各種應(yīng)用的需求。STM32單片機(jī)還提供了豐富的開(kāi)發(fā)工具和軟件支持，包括ST公司提供的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境STM32CubeIDE、HAL庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫(kù)等，以及第三方開(kāi)發(fā)工具和軟件，方便用戶(hù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)和調(diào)試。同時(shí)，STM32單片機(jī)還支持多種通信協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，如CAN、SPI、I2C、USB等，使其更容易與其他設(shè)備進(jìn)行通信和集成。STM32單片機(jī)是一款性能強(qiáng)大、功能豐富、易于開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的微控制器，適用于各種嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。單片機(jī)現(xiàn)在的發(fā)展已經(jīng)比較先進(jìn)，作為最基本的選擇存在。如下圖所示：圖3-2單片機(jī)最小系統(tǒng)框3.3人體紅外感應(yīng)菲涅爾透鏡菲涅爾透鏡是一種特殊設(shè)計(jì)的透鏡，其作用是將平行光線(xiàn)聚焦到一個(gè)點(diǎn)上，從而增強(qiáng)光線(xiàn)的亮度和聚光效果。菲涅爾透鏡通常由一系列環(huán)形凹面和凸面組成，使得透鏡更薄更輕，適用于各種光學(xué)設(shè)備和系統(tǒng)中。菲涅爾透鏡的主要作用包括：1.聚光：菲涅爾透鏡可以將平行光線(xiàn)聚焦到一個(gè)點(diǎn)上，形成集光效果，使得光線(xiàn)更加集中和強(qiáng)度更強(qiáng)，適用于聚光燈、車(chē)燈等需要強(qiáng)光照射的場(chǎng)合。2.散射：菲涅爾透鏡的凹凸結(jié)構(gòu)可以將光線(xiàn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳⑸浜脱苌?，使得光線(xiàn)更加均勻和柔和，適用于照明系統(tǒng)中。3.折射：菲涅爾透鏡可以改變光線(xiàn)的傳播方向和角度，實(shí)現(xiàn)光線(xiàn)的折射和反射，適用于光學(xué)傳感器、攝像頭等設(shè)備中。鏡片與探頭的配合應(yīng)用——目前常用的是雙源式探頭，我們揭開(kāi)濾光玻璃片可以看見(jiàn)其內(nèi)部有兩點(diǎn)對(duì)7—14um的紅外波長(zhǎng)特別敏感的TO—5材料連接著場(chǎng)效管。圖3-3信號(hào)產(chǎn)生輸出示意圖靜態(tài)情況下，空間中存在紅外光線(xiàn)，因?yàn)殡p源式探頭采用的是互補(bǔ)技術(shù)，不產(chǎn)生電信號(hào)輸出。動(dòng)態(tài)情況下，人體經(jīng)過(guò)探頭先后被A源或被B源感應(yīng)，Sa<Sb或Sa>Sb產(chǎn)生差值，雙源失去互補(bǔ)平衡作用而很敏感地產(chǎn)生信號(hào)輸出，當(dāng)人對(duì)著探頭呈垂直狀態(tài)運(yùn)動(dòng)，Sa=Sb不產(chǎn)生差值，雙源很難產(chǎn)生信號(hào)輸出。因此，探測(cè)器的安裝位置應(yīng)當(dāng)與人行走方向呈平行最佳。3.4LCD1602液晶電路設(shè)計(jì)LCD1602液晶顯示器是一種常見(jiàn)的字符型液晶顯示模塊，通常由一個(gè)16x2的字符格子組成，每個(gè)字符格子可以顯示一個(gè)ASCII字符。LCD1602液晶顯示器由兩行各有16個(gè)字符的液晶顯示格子（共計(jì)32字符）構(gòu)成，每個(gè)字符格子都可以顯示英文字母、數(shù)字、符號(hào)等ASCII字符。一般通過(guò)并行接口進(jìn)行控制，需要連接多個(gè)引腳（如數(shù)據(jù)總線(xiàn)、控制信號(hào)線(xiàn)）到控制器或微控制器上來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和顯示控制。利用液晶分子的電光效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示，當(dāng)施加適當(dāng)?shù)碾妷簳r(shí)，液晶分子會(huì)根據(jù)電場(chǎng)的方向排列，從而改變透光性，顯示不同的字符。LCD1602廣泛應(yīng)用于各種嵌入式系統(tǒng)、電子產(chǎn)品和DIY項(xiàng)目中，如溫度計(jì)、電子鐘、計(jì)數(shù)器等需要顯示簡(jiǎn)單信息的場(chǎng)合。具有低功耗、清晰可讀、穩(wěn)定性高、易于控制和廣泛應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的液晶顯示解決方案。LCD1602液晶顯示屏的主要技術(shù)參數(shù)如下表所示：表3-1LCD1602液晶主要參數(shù)顯示容量芯片工作電壓工作電流模塊最佳工作電壓字符尺寸16×2個(gè)字符4.5~5.5V2.0mA(5.0V)5.0V2.95×4.35(mm)1602液晶顯示屏采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中各接口的功能如下表所示：1602液晶顯示器的引腳功能引腳號(hào)引腳名電平輸入/輸出引腳說(shuō)明1VSS電源地2VDD電源正極(+5V)3VL液晶顯示偏壓信號(hào)4RS0/1輸入數(shù)據(jù)/命令選擇端，0：輸入指令，1：輸入數(shù)據(jù)5R/W0/1輸入讀/寫(xiě)選擇端，0：向LCD寫(xiě)入指令或數(shù)據(jù)，1：從LCD讀取信息6E1→0輸入使能信號(hào)，1時(shí)讀取信息，1→0(下降沿)執(zhí)行指令7D00/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線(xiàn)(最低位)8D10/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線(xiàn)9D20/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線(xiàn)10D30/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線(xiàn)11D40/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線(xiàn)12D50/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線(xiàn)13D60/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線(xiàn)14D70/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線(xiàn)(最高位)15BLA+VCCLCD背光電源正極16BLK接地LCD背光電源負(fù)極液晶顯示原理圖如下圖所示：圖3-4液晶顯示屏原理圖LCD1602液晶顯示器具有低功耗、清晰可讀、穩(wěn)定性高、易于控制和廣泛應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的液晶顯示解決方案。3.5語(yǔ)音識(shí)別電路LD3322語(yǔ)音模塊:首先可以對(duì)接收到的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行一系列的運(yùn)算處理,然后將接收到的語(yǔ)音信號(hào)和關(guān)鍵詞列表中所有的關(guān)鍵詞進(jìn)行對(duì)比,對(duì)每一個(gè)關(guān)鍵詞的相似度進(jìn)行打分，得分最高的那個(gè)關(guān)鍵詞就被認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)答案，最后輸出。這樣，當(dāng)接收到相似度比較高的語(yǔ)音時(shí),可以通過(guò)設(shè)置“無(wú)用關(guān)鍵詞”把它過(guò)濾掉,這是一種比較有效的手段,設(shè)置的“無(wú)用關(guān)鍵詞”越多,誤識(shí)別率越低,。語(yǔ)音模塊電路如下圖所示；圖3-5語(yǔ)音模塊電路UNV-LD3322Core模組是由全球鷹電子開(kāi)發(fā)的低功耗高性?xún)r(jià)比的嵌入式音頻模塊。具有高性能、低功耗、高集成度等特點(diǎn)。以下是關(guān)于UNV-LD3322CORE模組的一些特點(diǎn)和功能：1.高性能：UNV-LD3322CORE模組采用LD3322芯片作為核心，具有優(yōu)秀的語(yǔ)音識(shí)別性能和準(zhǔn)確度。LD3322芯片內(nèi)置了專(zhuān)門(mén)的語(yǔ)音識(shí)別算法和模型，能夠?qū)崿F(xiàn)高效準(zhǔn)確的語(yǔ)音識(shí)別功能。2.低功耗：UNV-LD3322CORE模組采用先進(jìn)的低功耗設(shè)計(jì)，能夠在保證高性能的同時(shí)，有效降低功耗，延長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間，適用于各種需要低功耗的應(yīng)用場(chǎng)景。3.高集成度：UNV-LD3322CORE模組集成了LD3322芯片以及與其配套的外圍電路和接口，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)和布局，提高了整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。4.靈活性：UNV-LD3322CORE模組支持多種語(yǔ)音識(shí)別模式和配置選項(xiàng)，可以根據(jù)用戶(hù)需求進(jìn)行定制和調(diào)整，滿(mǎn)足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。UNV-LD3322CORE模組是一款高性能、低功耗、高集成度的語(yǔ)音識(shí)別核心模組，適用于智能家居、智能控制系統(tǒng)、語(yǔ)音助手等領(lǐng)域，模組供電為直流5V，最大供應(yīng)電流建議不小于1A?？梢詾橛脩?hù)提供便捷的語(yǔ)音交互體驗(yàn)。圖3-6UNV-LD3322產(chǎn)品規(guī)格產(chǎn)品引腳順序：圖3-7產(chǎn)品引腳順序引腳說(shuō)明：圖3-8引腳說(shuō)明產(chǎn)品特點(diǎn)：1.語(yǔ)音識(shí)別詞條最多情況下可多達(dá)150條。2.產(chǎn)品靈敏度高，識(shí)別速度更快。3.體積小，方便隨身攜帶。4.價(jià)格低廉，操作便捷。3.6PWM燈光調(diào)節(jié)電路脈沖寬度調(diào)制(PWM)是一種高效的數(shù)字控制技術(shù),它可以實(shí)現(xiàn)從測(cè)量、通信、功率控制和變換等多個(gè)領(lǐng)域的精確調(diào)節(jié),特別是在開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源中更為突出。根據(jù)穩(wěn)壓控制的不同,可以將其劃分為PWM型、PFM型以及PWM、PFM混合型三種類(lèi)型。PWM（脈寬調(diào)制）技術(shù)是一種常見(jiàn)的控制技術(shù)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖信號(hào)的占空比，精準(zhǔn)地控制輸出電壓、電流或功率的大小。能夠在不同的工作頻率下靈活調(diào)節(jié)占空比，從而實(shí)現(xiàn)高效能力轉(zhuǎn)換和功率管理，提高系統(tǒng)的能效性能。與模擬控制方法相比，由于PWM信號(hào)的數(shù)字控制特性，使得系統(tǒng)對(duì)于外部干擾的抵抗能力更強(qiáng)，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。。PWM技術(shù)可以將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，利用微控制器或FPGA等數(shù)字處理器對(duì)信號(hào)進(jìn)行精確控制。通過(guò)對(duì)不同的光線(xiàn)值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,我們可以通過(guò)PWM脈沖燈光調(diào)節(jié)電路來(lái)直接調(diào)節(jié)當(dāng)前燈光亮度,這樣的話(huà)我們不但進(jìn)行了節(jié)能減排還可以保護(hù)視力。PWM技術(shù)在電力電子、電機(jī)控制、LED調(diào)光、DC-DC變換器等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，是一種通用且有效的控制技術(shù)。電路如下圖所示:圖3-9PWM脈沖調(diào)節(jié)電路10k電阻可以被用于控制M1,它可以通過(guò)調(diào)節(jié)8050的高電平脈沖來(lái)放大電流,從而使M1在一定時(shí)間內(nèi)運(yùn)行。因此,當(dāng)8550電阻被接入vcc電流時(shí),8050就能夠正常工作,并且可以通過(guò)程序控制m1的運(yùn)行頻率。3.7光照檢測(cè)電路光線(xiàn)采集電路我們是通過(guò)光敏電阻5528進(jìn)行光線(xiàn)采集,光敏電阻會(huì)根據(jù)不同的光線(xiàn)值輸出不同的電阻,然后把數(shù)據(jù)通過(guò)傳輸給單片機(jī),單片機(jī)通過(guò)內(nèi)部AD模數(shù)轉(zhuǎn)換,根據(jù)不同的光線(xiàn)值來(lái)通過(guò)PWM脈沖電路進(jìn)行燈光調(diào)節(jié)。也是通過(guò)AD模數(shù)轉(zhuǎn)換,加電位器則可以進(jìn)行校準(zhǔn)當(dāng)前的光照值。光敏電路如下圖所示，圖3-10光線(xiàn)采集電路由硫化隔、硒化隔和其他半導(dǎo)體材料構(gòu)建的光敏電阻具有獨(dú)特的性能,它們的工作機(jī)制在于依賴(lài)內(nèi)部的光電反射,即當(dāng)外部的光線(xiàn)較弱時(shí),電阻值會(huì)顯著提高,最小的電阻值甚至能達(dá)到1KΩ。因?yàn)楣饷綦娮杈哂休^強(qiáng)的抗干擾性,即使沒(méi)有外界的陽(yáng)光,它仍然具備較強(qiáng)的阻抗,最大阻抗值也只有1.5MΩ。這種獨(dú)特的電阻材料,如果繼續(xù)加以改進(jìn),未來(lái)將會(huì)被更加普遍地應(yīng)用。光敏電阻是一種依據(jù)光照強(qiáng)度變化而改變電阻值的電阻器件。它的電阻值隨著外界光照強(qiáng)度的增加或減小而相應(yīng)地增加或減小。光敏電阻的材料通常是半導(dǎo)體材料，其中包含有光敏材料，例如硒化鎘（CdS）或硒化銦（InS）。光敏電阻的工作原理是半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)，當(dāng)光照射到光敏電阻表面時(shí)，光子會(huì)激發(fā)半導(dǎo)體內(nèi)部的載流子，導(dǎo)致電阻值產(chǎn)生變化。一般情況下，光敏電阻在較暗環(huán)境下電阻值相對(duì)較高，而在較亮的環(huán)境下電阻值則相對(duì)較低。光敏電阻廣泛應(yīng)用于光測(cè)量和光控制領(lǐng)域，例如光敏電阻可用于光敏傳感器、光控開(kāi)關(guān)、光強(qiáng)度檢測(cè)等應(yīng)用中。它們還常用于環(huán)境光亮度檢測(cè)、照明控制、攝像頭曝光控制等場(chǎng)景中，提供了一種簡(jiǎn)單而有效的光敏感檢測(cè)解決方案。硫化鎘光敏電阻器是一種光敏電阻器，其主要作用是根據(jù)外界光照強(qiáng)度的變化來(lái)改變電路中的電阻值。在強(qiáng)光照射下，其電阻值會(huì)減?。欢诎倒猸h(huán)境下，電阻值則會(huì)相對(duì)增加。由于其對(duì)光敏感的特性，硫化鎘光敏電阻器常被用于光控制電路中。例如，可以將其用作光敏傳感器，根據(jù)光照強(qiáng)度的變化來(lái)控制電路中的其他元件，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度、控制開(kāi)關(guān)等功能。硫化鎘光敏電阻器還可以用于光強(qiáng)度的測(cè)量。在一些場(chǎng)景中，需要根據(jù)環(huán)境光亮度的變化來(lái)調(diào)節(jié)設(shè)備或系統(tǒng)的工作狀態(tài)。硫化鎘光敏電阻器可以作為環(huán)境光亮度檢測(cè)器，幫助系統(tǒng)實(shí)時(shí)感知并響應(yīng)環(huán)境光亮度的變化。硫化鎘光敏電阻器作為一種常見(jiàn)的光敏感元件，具有在光控制、光測(cè)量和環(huán)境亮度檢測(cè)等方面的重要作用，為各種電子設(shè)備和系統(tǒng)提供了實(shí)用而有效的光敏感應(yīng)解決方案。3.8按鍵設(shè)置電路 本設(shè)計(jì)一共設(shè)置有4個(gè)控制命令按鍵:參數(shù)設(shè)置;自動(dòng)/手動(dòng)切換;設(shè)置;設(shè)置加;設(shè)置減。我們?cè)O(shè)計(jì)了獨(dú)特的I/O線(xiàn),可以使它與其它部分隔離,并且具備低電壓和可靠性?xún)煞N特點(diǎn)。這種設(shè)計(jì)可以讓按鈕被快速移位,避免了手機(jī)振蕩。除此之外,我們還使用了專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)來(lái)抑制鍵盤(pán)振蕩的軟件,可以極大程度上降低硬件設(shè)備的制造費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用。我們通過(guò)創(chuàng)造一條線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一技術(shù),當(dāng)它檢測(cè)到按鈕關(guān)閉時(shí),就可以進(jìn)入預(yù)設(shè)模塊,并且可以持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)毫秒,從而來(lái)達(dá)到抑制振蕩的效果。當(dāng)我們按下按鍵后會(huì)輸出低電平給單片機(jī),松開(kāi)后輸出高電平。這樣我們就能通過(guò)這樣操作知道按鍵是否被按下,通過(guò)程序?qū)懭氚存I掃描函數(shù)就可以執(zhí)行我們想要實(shí)現(xiàn)的功能。圖3-11按鍵時(shí)鐘電路

第四章智能臺(tái)燈軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)4.1系統(tǒng)軟件簡(jiǎn)介近年來(lái),由于匯編語(yǔ)言的廣泛應(yīng)用,以及Keil等高端編程語(yǔ)言的出現(xiàn),KEIL5系列單片機(jī)的開(kāi)發(fā)已經(jīng)成為當(dāng)今市場(chǎng)上的熱門(mén)話(huà)題,許多制造商都表示將完全采納Keil的功能。KeilC51是一款集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE），專(zhuān)門(mén)針對(duì)基于Intel8051架構(gòu)的微控制器的軟件開(kāi)發(fā)工具。它由KeilSoftware開(kāi)發(fā)，提供了編輯器、編譯器、調(diào)試器和仿真器等工具，為開(kāi)發(fā)人員提供了便捷、高效的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境。KeilC51支持多種編程語(yǔ)言，包括C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言，具有豐富的庫(kù)支持和強(qiáng)大的調(diào)試功能。它被廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、學(xué)術(shù)研究以及產(chǎn)品原型開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域，是8051系列微控制器開(kāi)發(fā)的首選工具之一。4.2主程序流程圖主程序模塊:系統(tǒng)上電后，我們首先需要配置各個(gè)傳感器的引腳，之后通過(guò)光敏進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和初始化，最后通過(guò)LCD1602進(jìn)行液晶顯示相應(yīng)的信息，人體感應(yīng)確認(rèn)當(dāng)前是否有人，并且通過(guò)光敏電阻檢測(cè)當(dāng)前光線(xiàn)的強(qiáng)或弱，最后通過(guò)LCD1602顯示當(dāng)前采集到的數(shù)據(jù)，最后進(jìn)入按鍵掃描從而判斷按鍵是否按下，如果已經(jīng)按下則開(kāi)始處理按鍵掃描函數(shù)。語(yǔ)音識(shí)別當(dāng)前的指令控制燈光。

圖4-1系統(tǒng)軟件流程圖4.3液晶顯示程序流程圖這個(gè)項(xiàng)目使用了LCD1602液晶顯示屏,它可以顯示出所需的圖像。在使用LCD1602液晶顯示屏之前，需要進(jìn)行初始化設(shè)置，包括：引腳配置：將MCU的IO引腳連接到LCD1602的控制引腳，通常包括數(shù)據(jù)線(xiàn)（D0-D7）、控制線(xiàn)（RS、RW、E）等。模式選擇：確定工作模式，通常是8位并行模式或4位并行模式。顯示模式：設(shè)置顯示的行數(shù)和字符大小，LCD1602可以支持單行或雙行顯示，以及不同大小的字符。LCD1602的顯示內(nèi)容通過(guò)向其發(fā)送指令和數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在發(fā)送指令時(shí)，通過(guò)控制不同的控制線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)向LCD發(fā)送命令，例如清屏、設(shè)置光標(biāo)位置等。而發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，則向LCD發(fā)送需要顯示的字符或圖像數(shù)據(jù)。LCD1602的控制信號(hào)由RS（寄存器選擇）、RW（讀/寫(xiě)選擇）、E（使能信號(hào)）等線(xiàn)路控制。通過(guò)控制這些信號(hào)的高低電平，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)LCD的讀寫(xiě)操作、命令發(fā)送等。一旦發(fā)送指令或數(shù)據(jù)，LCD1602將根據(jù)接收到的內(nèi)容更新顯示。如果是發(fā)送指令，則LCD會(huì)根據(jù)指令執(zhí)行相應(yīng)的操作，如清屏、移動(dòng)光標(biāo)等；如果是發(fā)送數(shù)據(jù)，則LCD會(huì)在屏幕上顯示相應(yīng)的字符或圖像。LCD1602通常在一個(gè)主循環(huán)中進(jìn)行工作。在主循環(huán)中，不斷發(fā)送指令和數(shù)據(jù)，以更新LCD的顯示內(nèi)容?？梢愿鶕?jù)需要周期性地更新顯示內(nèi)容，或者根據(jù)外部事件觸發(fā)更新。LCD1602顯示流程圖如下圖所示:

圖4-2液晶顯示模塊程序設(shè)計(jì)流程圖4.4按鍵設(shè)置程序流程圖按鍵電路有四個(gè)引腳。每?jī)蓚€(gè)引腳互相相同。我們?cè)谶B接電路的時(shí)候只需要連接其中兩個(gè)引腳就可以了。工作原理是對(duì)信號(hào)的高低電平檢測(cè)。當(dāng)我們按下按鈕,設(shè)置按鍵是否按下設(shè)置按鍵是否按下子程序入口返回Y加/減自動(dòng)/手動(dòng)NY圖4-3按鍵設(shè)置程序流程圖4.5人體紅外感應(yīng)程序流程圖熱釋電傳感器是一種通過(guò)測(cè)量周?chē)h(huán)境中的熱量變化來(lái)檢測(cè)物體或人體存在的傳感器。它利用物體或人體輻射出的紅外線(xiàn)來(lái)感知其運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)活動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)和監(jiān)測(cè)。熱釋電傳感器基于熱釋電效應(yīng)工作。當(dāng)物體或人體移動(dòng)時(shí)，周?chē)h(huán)境的溫度分布會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致傳感器所接收到的紅外輻射量發(fā)生變化。當(dāng)光束（紅外輻射）擊中元件表面時(shí)，引起材料內(nèi)部溫度變化，產(chǎn)生熱釋電效應(yīng)，并生成微小電荷。傳感器將微小的電荷信號(hào)放大后，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，以便判斷是否有物體進(jìn)入傳感器范圍并做出相應(yīng)反應(yīng)。在人體紅外感應(yīng)到有人時(shí),就會(huì)輸出高電平。這時(shí)候三極管導(dǎo)通，最后輸出高電平給單片機(jī)。圖4-4人體紅外感應(yīng)程序流程圖

4.6語(yǔ)音識(shí)別程序流程圖語(yǔ)音識(shí)別模塊用的是串口通信方式,波特率配置的是9600,所以程序中uart_init(9600);是串口初始化波特率9600。模塊識(shí)別到不同語(yǔ)音指令會(huì)通過(guò)串口發(fā)送不同的指令給單片機(jī),所以單片機(jī)只要在串口中斷判斷模塊發(fā)送過(guò)來(lái)的指令數(shù)據(jù)來(lái)做出相應(yīng)的控制。voiduart_Isr(void)interrupt4為串口中斷函數(shù),里面內(nèi)容如下:if(RI){RI=0;command=SBUF;//讀取SBUF里面的內(nèi)容switch(command){case(0x02):LED=1;break;//關(guān)燈case(0x03):RELAY1=0;break;//一檔case(0x04):RELAY1=1;break;//二檔case(0x05):RELAY2=0;break;//三檔}if(Sten==0){displayState();//顯示狀態(tài)}}

開(kāi)始開(kāi)始STM32配置LD3322串口引腳STM32配置LD3322串口引腳配置串口通信波特率為9600配置串口通信波特率為9600進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別否否返回是語(yǔ)音播報(bào)識(shí)別成功返回是語(yǔ)音播報(bào)識(shí)別成功圖4-5語(yǔ)音識(shí)別程序流程圖圖4-5語(yǔ)音識(shí)別程序流程圖

第五章系統(tǒng)測(cè)試5.1系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試通常需要遵循以下步驟：1.重現(xiàn)問(wèn)題：首先需要能夠重現(xiàn)出系統(tǒng)中的問(wèn)題，只有在能夠穩(wěn)定地重現(xiàn)問(wèn)題的情況下才能進(jìn)行有效的調(diào)試。2.排查錯(cuò)誤：通過(guò)觀(guān)察系統(tǒng)的行為、日志或錯(cuò)誤信息來(lái)確定問(wèn)題出現(xiàn)的原因和可能的影響范圍。3.修改代碼：根據(jù)問(wèn)題的性質(zhì)，需要在系統(tǒng)的代碼中進(jìn)行修改來(lái)修復(fù)bug或改進(jìn)功能。4.重新測(cè)試：修改代碼后需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行再次測(cè)試，確保問(wèn)題已經(jīng)解決，同時(shí)要驗(yàn)證修改沒(méi)有引入新的問(wèn)題。5.部署更新：如果修改已經(jīng)驗(yàn)證通過(guò)，可以更新部署到生產(chǎn)環(huán)境。6.監(jiān)控反饋：部署更新后需要持續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行情況，及時(shí)處理可能出現(xiàn)的新問(wèn)題或異常情況。5.2軟件調(diào)試軟件調(diào)試的步驟可以分為以下幾個(gè)階段：1.問(wèn)題識(shí)別和分析：首先需要識(shí)別出軟件中存在的問(wèn)題，并進(jìn)行分析。這可能涉及用戶(hù)報(bào)告的問(wèn)題、系統(tǒng)日志、錯(cuò)誤消息等信息的收集和分析，以確定問(wèn)題的性質(zhì)和可能的原因。2.制定調(diào)試計(jì)劃：在識(shí)別問(wèn)題后，制定一個(gè)清晰的調(diào)試計(jì)劃是至關(guān)重要的。這包括確定調(diào)試的優(yōu)先級(jí)、分配資源和時(shí)間、制定測(cè)試策略等。確保調(diào)試計(jì)劃能夠全面覆蓋可能的問(wèn)題并提供有效的解決方案。3.重現(xiàn)問(wèn)題：盡可能地重現(xiàn)軟件中出現(xiàn)的問(wèn)題是調(diào)試過(guò)程中的重要一步。通過(guò)重現(xiàn)問(wèn)題，可以更容易地定位和解決它們。這可能需要模擬特定的用戶(hù)操作、輸入特定的數(shù)據(jù)等。4.調(diào)試工具和技術(shù)的應(yīng)用：使用適當(dāng)?shù)恼{(diào)試工具和技術(shù)來(lái)幫助定位和解決問(wèn)題。這包括調(diào)試器、日志記錄工具、性能分析器等。根據(jù)具體的情況選擇合適的工具，并充分利用它們的功能。5.逐步排除：采取逐步排除的方法來(lái)確定問(wèn)題的根本原因。這意味著逐步地測(cè)試和排除各種可能性，直到找到導(dǎo)致問(wèn)題的具體因素。6.解決問(wèn)題：找到問(wèn)題的根本原因后，采取相應(yīng)的措施來(lái)解決它。這可能涉及對(duì)代碼的修改、配置的調(diào)整、補(bǔ)丁的應(yīng)用等。確保解決方案是有效的，并且不會(huì)引入新的問(wèn)題。7.測(cè)試和驗(yàn)證：修復(fù)完成后，進(jìn)行全面的測(cè)試和驗(yàn)證，確保問(wèn)題得到解決，并且軟件的其他部分沒(méi)有受到影響。這包括單元測(cè)試、集成測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試等。8.文檔記錄：最后，確保對(duì)調(diào)試過(guò)程和解決方案進(jìn)行詳細(xì)的文檔記錄。這包括問(wèn)題的描述、解決方案的說(shuō)明、修改的代碼片段等。良好的文檔記錄有助于將來(lái)對(duì)類(lèi)似問(wèn)題的處理，并提高團(tuán)隊(duì)合作和知識(shí)共享的效率。5.3硬件調(diào)試硬件調(diào)試的步驟與軟件調(diào)試有些相似，但也有一些不同之處。以下是硬件調(diào)試的一般步驟：1.問(wèn)題識(shí)別和分析：同樣需要識(shí)別硬件中存在的問(wèn)題，并進(jìn)行分析。這可能涉及到硬件測(cè)試的結(jié)果、用戶(hù)報(bào)告的問(wèn)題、設(shè)備日志等信息的收集和分析，以確定問(wèn)題的性質(zhì)和可能的原因。2.制定調(diào)試計(jì)劃：制定一個(gè)清晰的調(diào)試計(jì)劃是至關(guān)重要的，這包括確定調(diào)試的優(yōu)先級(jí)、分配資源和時(shí)間、制定測(cè)試策略等。與軟件調(diào)試不同的是，硬件調(diào)試可能涉及使用測(cè)試設(shè)備、儀器以及相關(guān)的測(cè)量工具。3.重現(xiàn)問(wèn)題：類(lèi)似軟件調(diào)試，盡可能地重現(xiàn)硬件中出現(xiàn)的問(wèn)題也是硬件調(diào)試過(guò)程中的關(guān)鍵步驟。通過(guò)重現(xiàn)問(wèn)題，可以更容易地定位和解決它們。這可能需要模擬特定的使用情況、應(yīng)用負(fù)載、輸入信號(hào)等。4.調(diào)試工具和技術(shù)的應(yīng)用：同樣需要使用適當(dāng)?shù)恼{(diào)試工具和技術(shù)來(lái)幫助定位和解決問(wèn)題。這可能包括示波器、多用途測(cè)試儀器、邏輯分析儀等。根據(jù)具體的硬件類(lèi)型和問(wèn)題選擇合適的工具，并充分利用它們的功能。5.逐步排除：采取逐步排除的方法來(lái)確定問(wèn)題的根本原因，這意味著逐步地測(cè)試和排除各種可能性，直到找到導(dǎo)致問(wèn)題的具體因素。在硬件調(diào)試中，可能需要進(jìn)行電路分析、信號(hào)跟蹤等操作。6.解決問(wèn)題：找到問(wèn)題的根本原因后，采取相應(yīng)的措施來(lái)解決它。這可能涉及更換損壞的硬件組件、調(diào)整電路設(shè)計(jì)、重新焊接連接等操作。確保解決方案是有效的，并且不會(huì)引入新的問(wèn)題。7.測(cè)試和驗(yàn)證：在進(jìn)行修復(fù)后，進(jìn)行全面的測(cè)試和驗(yàn)證，確保問(wèn)題已經(jīng)得到了解決，并且硬件的其他部分沒(méi)有受到影響。這包括功能測(cè)試、性能測(cè)試、可靠性測(cè)試等。8.文檔記錄：最后，像軟件調(diào)試一樣，確保對(duì)調(diào)試過(guò)程和解決方案進(jìn)行詳細(xì)的文檔記錄。這有助于將來(lái)對(duì)類(lèi)似問(wèn)題的處理，并提高團(tuán)隊(duì)合作和知識(shí)共享的效率。5.4實(shí)物測(cè)試選擇一款STM32F103C8T6的單片機(jī)，來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過(guò)LCD1602液晶顯示屏來(lái)顯示當(dāng)前的信息和參數(shù)，人體紅外用來(lái)檢測(cè)當(dāng)前環(huán)境下是否有人，還有一個(gè)光敏，用來(lái)檢測(cè)當(dāng)前環(huán)境的光照強(qiáng)度。左下角有四個(gè)功能按鍵，通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別模塊LD322用來(lái)進(jìn)行特定的語(yǔ)音識(shí)別。按下電源開(kāi)關(guān)，上電之后液晶屏?xí)@示當(dāng)前的光照強(qiáng)度，上面有個(gè)小人圖標(biāo)，表示有人，如果小人圖標(biāo)消失，則表示無(wú)人。臺(tái)燈擋位分為三檔：1，2，3。0表示滅；1.智能模式：AUTO表示智能模式，我們按下第一和第二個(gè)按鍵是用來(lái)切換模式，按第一個(gè)按鍵可以切換成智能模式，在智能模式下，如果檢測(cè)到有人，并且光線(xiàn)暗，就會(huì)根據(jù)光線(xiàn)來(lái)調(diào)節(jié)燈光亮度，如在測(cè)試期間，它會(huì)顯示有人，把光敏遮擋住，周?chē)桨祫t燈光越亮。2.手動(dòng)模式：按第二個(gè)按鍵切換為手動(dòng)模式，手動(dòng)模