基于STM32的智能灯设计与实现

李梦瑶 张亚峰

（平顶山学院 信息工程学院 河南平顶山 467000）

1 引言

本文基于STM32设计实现了一款智能灯系统，它既能合理地利用光源、环境对智能灯的亮度等级进行调节提高照明质量，同时降低用眼疲劳的情况，起到一定保护视力的作用，对人们生产生活中的用眼非常友好，具有较大的市场潜力[1-2]。

2 总体描述

与传统照明系统相比，它能够实现多档位调光、环境光控调光以及远程智能调光等对灯光进行控制和管理，可以得到节能、环保、便捷的智能照明系统[3]。给模块上电后，首先会对相关参数进行初始化设置，然后通过各个模块的控制给出相应的动作，从而实现智能灯光控制的功能[4]。

智能灯系统设计的总体系统框图，如图1所示，该系统采用STM32单片机作为主控芯片，结合检测光环境信息的光敏传感器以及独立按键进行控制，通过无线通信模块实现与智能手机的数据传输、LED模块显示灯光亮度的变化。

图1 智能灯设计的总体系统框图

本文基于STM32设计的智能灯，结合了传感器模块，在实现正常照明的同时，能够自动开关和调节亮度，营造温馨、舒适的氛围，为人们提供了更加舒适、高效节能、具有高度人性化的空间[7]。

3 硬件设计

3.1 主控模块电路

主控模块电路：系统的主控模块基于STM32芯片模块实现，运用STM32F030C8T6芯片为核心，能够实现低功耗运行，收发数据，向各模块发送命令。主控模块电路图如图2所示。STM32是智能灯系统的核心部分，对整个系统的输入、输出信息进行处理和控制。

图2 主控模块电路

3.2 电源模块电路

电源模块电路：电源模块的功能是供电。电源模块电路图如图3所示。电源模块由一块集成芯片AMS1117，一个电阻，一个电容和一个发光二极管组成。

图3 电源模块电路

3.3 按键模块电路

按键模块电路：通过读取按键的高低电平状态，判断是否有按键按下，控制灯的开关和亮度。按键模块电路图如图4所示。按键模块主要由三个独立按键组成，总体比较稳定。

图4 按键模块电路

3.4 光照传感器模块

光照强度检测模块电路：该采用光敏传感器检测外部环境亮度，进行ADC的采集，利用光敏电阻值随光照强度变化的特性，使电路的输出电压发生变化，根据外部光线强度亮暗控制智能灯亮灭。光照强度检测电路由一个电阻和一个光敏电阻5516组成。光敏传感器模块电路图如图5所示。

图5 光照传感器模块电路

3.5 LED灯模块电路

LED灯模块：LED灯模块的功能为：显示灯的亮灭，实现对LED灯的控制和亮度调节。LED灯又叫做发光二极管，是一种采用半导体材料的发光器件，可将电能转化为可见光，即直接把电转化为光。LED灯模块电路图如图6所示。LED灯模块主要由发光二极管、三极管和电阻组成。

图6 LED灯模块电路

3.6 OLED模块电路

OLED模块：OLED模块主要的作用是实现屏显功能。OLED模块电路图如图7所示。OLED模块由一个OLED12864显示屏模块和一个电容组成。

图7 OLED模块电路

3.7 无线通信模块电路

无线通信模块电路：通过智能手机与主模块进行通信，并直接对LED灯进行控制，包括开关灯的控制、灯光亮度等级调节的控制。无线通信模块电路图如图8所示。无线通信模块由JDY-30蓝牙模块组成,该模块基于蓝牙3.0协议标准，工作频段为2.4GHz范围。

图8 无线通信模块电路

4 软件设计

智能灯设计自动调光模式流程图如图9所示，周围光环境亮时，灯光暗，周围光环境暗时，灯光亮，LED灯光亮度随周围光环境亮度变化而变化。

图9 智能灯自动调光模式流程图

智能灯设计手动调光模式流程图如图10所示，按键1调节LED灯的开关，按键2增加灯光亮度，按键3降低灯光亮度。

图10 智能灯手动调光模式流程图

智能灯设计的智能调光模式流程图如图11所示，通过智能手机的APP向蓝牙模块发送数据命令。

图11 智能灯智能调光模式流程图

5 结语

本次设计通过产品选型，制作实物，代码编译，并进行系统的测试，基本实现了智能灯设计的预期功能。实现功能主要分为三种模式：自动模式、手动模式以及智能模式。自动模式下，在一定范围内，周围环境越亮，LED灯光越暗；周围环境越暗，LED灯越亮。手动模式下，LED灯亮度分为五个亮度等级，亮度等级为0时，灯不亮；亮度等级从一至五变化时，灯光亮度依次变亮，亮度等级为五时，灯光最亮。智能模式下，通过蓝牙与手机APP进行连接，通过手机APP实现切换模式、调节亮度等级的功能。