智能台灯

◎广东省东莞市松山湖第一小学 陈轩宇 宋奕明 黄樾

很多学生在写作业时忽视了坐姿和环境光线，出现了视力下降、驼背等健康问题。因此，我们希望用自己所学的知识发明一款智能台灯，为学生提供一个健康、舒适的学习环境。

一、讨论方案

我们向创客社团的同学们介绍了初步的设计思路，并根据大家的建议改进方案。然后向老师请教，对设计方案的可行性进行研讨，确定了作品的结构与功能：智能台灯主要由掌控板、传感器、小风扇、警示灯等构成，具有显示时间、提醒坐姿、调节光线、娱乐游戏等多种功能，可以为使用者提供健康、舒适的学习环境。

图1 小组讨论，初步制订设计方案

图2 与老师进行研讨

图3 部分材料

二、作品功能与实现过程

图4 丰富的时间管理功能

1.时间管理功能

智能台灯能显示时间，也可以设置闹钟、进行计时。为了实现时间管理功能，我们编写了数百行代码，并进行多次测试。

2.坐姿提醒

学生写作业时经常坐姿不端正，为此，我们在台灯上安装了超声波传感器。它会检测身体与桌面的距离，当距离较近时，红色警示灯就会亮起。

3.环境小助手

智能台灯可以检测周围的光线，并将数值显示在屏幕上，当环境较暗时，它会语音提醒并自动增强台灯的亮度。同时，它还会将周围的温度显示在屏幕上，当温度较高时，它会开启小风扇，为使用者打造一个舒适的学习环境。

4.娱乐放松

适当的游戏可以缓解疲劳，因此，我们借助掌控板设置了一个猜拳游戏。使用者通过按键选择石头、剪刀、布，掌控板则随机生成一种。然后根据两者的出拳情况进行逻辑判断，分出胜负。

图5 编写程序

三、制作模型、连接电路

图6 设计台灯模型

我们综合考虑掌控板、传感器等嵌入设备的形状和体积，使用激光建模软件LaserMaker 设计台灯模型，然后利用激光切割机制作台灯的模型部件。但是在组装过程中，我们遇到了零部件尺寸不合、定位不准等问题，经过多次修改、切割和搭建，终于将台灯模型与各个零部件、电子元器件完美组合在了一起。

四、功能测试

图8 智能台灯

作品完成后，我们马上对其进行了功能测试。多次测试结果表明，智能台灯已初步满足了我们的设计要求，但还存在一些不足之处：一是传感器只能对台灯附近的光线和温度进行检测，无法掌握整个房间的情况；二是娱乐功能单一，可以增加学习单词、讲故事等功能，辅助学生学习。接下来，我们将针对这些问题作进一步思考和改进。

五、心得体会

这次作品的编程难度很大，特别是猜拳游戏的逻辑判断，由于组合情况有9 种，需要编写的代码很复杂，非常考验我们的编程能力。但是我们没有放弃，而是通过学习设计了一种高效的算法来实现游戏功能。在制作模型时，我们又遇到了零部件尺寸不合的问题，为此，我们多次修改模型图纸，并进行精确的尺寸调整，最终成功完成了作品。这些宝贵的经验将伴随我们成长，在未来的学习和生活中发挥作用。

图9 宋奕明（左二）、陈轩宇（左三）、黄樾（左四）与指导老师合影