基于STM32蓝牙节能LED恒光灯设计
- 前言
宋斌指出：随着经济社会的不断发展，智能控制技术被快速的应用于居家生活中，智能照明归属于智能家居的大架构下，其传统的控制技术及单一的照明方式被替代将成为照明业的发展趋势。台灯作为一种普遍且应用率很高的电子产品，市场发展空间比较大。从市场规模来看，对于台灯的要求主要体现在以下两点：一是追求个性化，二是功能的多样性及环保性。因此台灯已经不再是简单的照明工具，而是逐步向组合化，装饰化，高效节能化方向发展，智能台灯的出现为台灯行业改变现状，提供了新思路
- 现状与发展
柴君夫指出：台灯最主要的功能就是照明，这就涉及到光源的选择以及基于所选光源的配光设计的问题上，但是最终在光学性能上都需要保证照明区域照度大小和均匀的标准。在 LED 光源的二次光学设计的有关研究中，Ching Cherng Sun 等人基于白色 LED 光源采用共焦双反射器设计了一种具有特定投影角度的光学器件，能够实现投影区域均匀的照明。鲍志聪采用求解偏微分方程的方法对 LED 光源进行二次配光，实现照明面上照度均匀的矩形光斑。梁程远提出了一种可以在光学设计软件 ZEMAX 中自动优化系统的方法，得到了一种非球面透镜，并实现了圆形光斑和椭圆光斑的均匀照明。兰明强等人设计了一款高均匀低眩光的 LED护眼台灯，通过加入非球面反光杯灯罩来改变光线角度，提高了光能利用率。Anh 等人根据 Snell 定律，能量守恒定律，并采用蒙特卡洛光线跟踪算法优化并设计了高透光效率和高均匀的自由曲面透镜。卓有望等人基于 LED 光源的朗伯光学特性，建立理想 LED 点光源与照明区域的余弦拓扑关系，分析了光源实际尺寸对配光效果的关系。
目前，我国台灯的普及率很高，市场上的台灯种类也很多，而且随着国家政策的推动以及 LED 配光技术的逐渐成熟，大部分台灯也都已经使用 LED 作为照明光源。虽然台灯产业的发展空间很大，但是不同品牌的产品不管在技术上还是功能上都有很大的差异。作为室内照明的设计需要同时具备专业和时尚的元素，不同于其它的 LED 照明产品，人们对 LED 台灯的外观设计舒适度方面也有很高的要求。时阳等人研究了 LED 节能台灯的造型设计和系统评价，得到了 LED节能台灯的最佳设计方案，为台灯的外形设计提供了指导意义。袁巧霞等研究了LED 台灯的设计原则，分析了社会、经济和技术因素对台灯研究的影响。由于传统台灯功能比较单一，制作工艺上也比较普通，仅能实现设备的照明功能已经不能满足社会的需求。随着经济的快速发展，人们对学习类台灯的设计也逐渐提高了要求，与此同时，绿色照明理念的深入使人们开始致力于通过科学技术实现对台灯照明系统的个性化控制，同时为满足实际应用中的需要，增加更多有益于学习的其它辅助类功能模块。所以，针对目前台灯市场上功能的不足以及产品个性化不足的问题，LED 室内台灯照明灯具的设计需要融入智能科技的设计理念，以科学智能化的照明、个性多样化的照明以及绿色可持续的照明为研究和设计的方向。
- 研究内容
3.1 主控制器
柴君夫指出：本系统主要是对智能家居控制系统的研究，不仅考虑到成本、功耗、性能方面，还考虑到方便、经济、实用方面，因此选用 STM32 系列的处理器。这种处理器有 32bit的闪存，该控制器用 ARM 开发的有突破性的 Cortex-M3 内核。这种内核专门为嵌入式领域的要求而设计，含有高性能、低功耗、实时性的特性。STM32 提供睡眠、停机和待机三种低功耗省电模式，用户可根据自己的需求合理地优化耗电和性能。本系处理器的优势是能耗低，频率高，中断延迟时间短，成本低，有好多优点。在 STM32 处理器的产品中，STM32F1072 等芯片用途也非常广泛，该类型号的单片机还可以增加网络端口，VGA 口等。STM32 处理器的种类非常非常的多，有低成本的产品，还有精细昂贵的产品，所以说本系统采用 STM32 作为核心处理器。
3.2 其他模块
考虑到台灯的设计理念要更好地符合智能化、人性化、多功能化的要求，采用了节能护眼的LED灯作为光源，为了解决硬件与软件的通信，选用了HC-05蓝牙模块，智能台灯的设计采用了OLED显示模块。选用温湿度传感器模块检测环境温湿度。为实现光强的随动变化，采用超声波测距模块检测距离。使用光敏传感器模块检测环境光强实现恒光照明。
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