自上个世纪开始,人类开始重视并不断拓展单片机的应用范围, 由于其自身体积较小便于携带，围绕单片机人们展开了一系列关于生活领域产品的创新与优化。其中也包括了优化台灯使其走向智能化，伴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。本设计是一种基于ESP32单片机的多功能智能台灯设计，通过中央控制单元处理红外光电开关及光敏电阻检测到的信号，通过蜂鸣器报警与照明控制电路采取相应的措施。此类台灯具备自适应调光、自动/手动调节模式、坐姿纠正提示、定时提醒及显示当前时间等功能。同时具备低成本、较高性价比、护眼、环保节能等优点。 3
目录
Abstract 4
目录 5
一、绪论 7
（一）课题背景及意义 7
（二）发展现状 8
二、设计方案 8
（一）设计原理 8
（二）设计内容 9
三、硬件设计 9
（一）单片机最小系统 9
（二）按键控制电路 10
（三）人体红外检测电路 11
（四）智能调光 11
（五）蜂鸣器报警模块 11
（六）照明模块及指示灯模块 12
（七）模数转换电路 12
（八）液晶显示电路设计 13
（九）语音模块 14
（十）姿态识别 14
四、软件设计 15
（一）编写语言及软件介绍 15
（二）系统主程序设计 15
（三）模数转换子程序设计 16
（四）液晶显示子程序设计 17
（五）按键子程序设计 18
五、系统的安装与调试 19
（一）产品焊接过程 19
（二）系统硬件调试 22
（三）系统软件调试 23
总结 24
参考文献 25
附录一 原理图 26
附录二 程序 27
一、绪论
（一）课题背景及意义
自20世纪40年代以来，人类在生物技术、航空航天工程、计算机和原子能方面取得了中期突破，预示着技术革命的到来。在科技不 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: @351916072@ 
断创新更迭的时代背景下，台灯也逐渐迈向了智能化的领域。人们不再满足于台灯传统意义上单一的照明功能，它正逐渐演变成家居照明装饰和生活时尚的象征，同样是年轻人追求高质量生活的标志。智能照明相较于传统台灯，增加了智能控制中枢，系统在运行过程中可根据实际情况自行调节和控制。从而使产品更具智能，使性能得到提升。如今基本的照明需求虽已被满足，但因为其不能做到根据周围环境而适时调整光照强度使得越来越多的人随着用眼量的增长而饱受视力下降的困扰[1]。据一项报告发现，中国有4亿多人患有近视，尤其是青少年占据多数，危害青少年健康成长的一部分就是视力下降，给他们的日常生活环境带来极大的不便。近视对青少年的健康成长造成了非常大的损害，与此同时严重影响了我国选拔高素质人才，使得专业人才的选拔范围进一步得到缩小，近视的防治是一个世界性的问题，目前尚无有效的治疗方法和途径。随着科学技术的进步和社会的发展，越来越多的学生在课堂和学习过程中由于坐姿不正确和缺乏锻炼，进而导致近视、驼背等一系列健康问题的出现。不仅仅是学生，2015年的一项研究估计，在2012年，全国近三分之一的人口患有近视，由此导致的社会成本高达5000亿元[2]。因而研制一种智能化程度高、能实现自主调节光亮，并对坐姿不正的行为发出警示的智能台灯显得尤为重要。
随着对智能的研究越来越深入，使人类生活更加便利的工具的出现频率将会加快。而单片机与智能理论的结合，不但会为现有的器具附加更多功能的同时，更会探索出现今人类社会未曾出现的器具。尽管传统按键式台灯仍然是台灯市场的主体，不过随着中国现代企业电子信息技术的飞速发展和人类社会日渐增长的需求，传统的台灯已逐渐不能满足人们的生活和工作人员需求。照明产品对国家经济发展和人民生活质量至关重要，在国家经济中占有特殊地位。近年来，智能家居市场需求逐年增长，智能照明成为智能家居的突破点之一，并逐渐成为照明企业和智能控制企业的首选对象。而相较于欧美国家智能照明系统大幅领先的市场份额，我国在智能光照领域稍逊一筹，造成这种情况的主要原因是起步迟缓，产品不够成熟，研究开发成本偏高，缺少消费者的支持等原因导致。目前国内智能照明灯具仍处于上升发展阶段，技术方案、可控性能及做工精度等方面存在有待改善的空间。
同时随着经济社会主义发展节奏的加速，办公人员对光照的需求也在逐年增长，在此期间由于使用者的不规范操作导致了大量电能的浪费，一个人一生中所造成的电能浪费可以维持城市的公共路灯照明系统运行几天，同时也降低了台灯使用寿命。节能环保的意义重大，中国的电力绝大部分来自燃煤发电，而火力发电会产生大量的二氧化碳，这是一种会引发温室效应的气体，过量的二氧化碳排放使得全球温室效应更加严重。气候变暖导致极地和永久冻土冰原以及阿尔卑斯山的冰川融化，气温升高导致海洋在升温时扩张，进而导致海平面上升的速度越来越快，同时还破坏了生态多样性、影响海洋生态，带来大型飓风、海啸等自然灾害，对人类的发展和生存有着非常严重的影响。能源成为社会的热点话题，如何将能源资源进行合理化配置成为技术的关键所在[3]。此类种种提醒着人类节约能源保护环境迫在眉睫，而智能台灯的研究能极大地减少使用者用后不关灯的现象，它不仅节省能源浪费，而且有助于环境保护，同时，它也方便了用户自己。
（二）发展现状
在2015年华为科技博览会上，该公司公布了行业内第一个多级智能照明系统物联网解决方案。该项目将城市照明路灯接入物联网，进行基于GIS的可视化管理，使管理人员能够清楚地了解每个街区每个路灯的工作信息，并准确控制照明，从而实现按需照明，使节能效率达到80%。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的不断关注和跟进，模块化、标准化、高效率、低成本是应用产品及系统开发的主要发展方向，智能护眼技术将与新一代信息技术深度融合，LED护眼灯未来将成为灯具市场的主流[4]。随着5G 商业和新业态的布局，智能控制照明技术产业得到了很好的发展研究方向，智能照明设计产品得到了爆炸性的增长，智能照明逐步取代传统照明市场也将极大地促进智能照明设备的研究和开发。
二、设计方案
（一）设计原理
本系统的设计灵感源于生活，所设计添加的功能也是为提升台灯使用的便利性及节能环保而服务。该智能台灯照明系统的工作模式可大致划分为手动模式和自动模式。当台灯处于自动模式时，系统可根据光敏采集周围光线强度以自主调节台灯光照强度。智能照明控制系统通过使用探测人体红外传感器来探测与控制电路。当台灯探测到周围环境有人时，照明灯会自动打开；当红外光电开关检测到使用者越过了设定距离时，系统进行及时发出警告提示使用者可以及时有效纠正坐姿，当红外线探测到周围一段时间没有人时，灯会自动关闭以节省能源。手动模式时台灯将不再随周围光亮状况而调节光照，而是通过台灯按键来强制调节光照强度。单独按下第二个按键为控制灯光亮度加，单独按下第三个按键则是控制灯光亮度减。第四个按键使照明灯在手动与自动模式之间进行切换。且此设计可通过手动设置学习时间，设置数值结束后将开始倒计时，倒计时结束时，蜂鸣器进行报警提示，来提示使用者注意用眼。

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