arduino的多功能智能台灯设计(附件)
本文将介绍一种基于Arduino多功能智能台灯控制器，先从硬件和软件两方面分别做整体入手，之后在硬件部分内对系统整个原理图设计与各个模块做了基本的简介，在软件方面用了分模块的设计思路简介了设计流程图并简要说明了代码的使用，之后使用主程序将其串接在一起，做全局整合。设计出一款可以节约能源，带有坐姿提醒的智能台灯，并且介绍了一个物联平台，在所设计的台灯连接上互联网之后可以远程控制灯的亮暗，还可以收到来自传感器所收集到的温度的实时变化，最后得出结论所设计的台灯可以满足任务的需求。关键词 Arduino，智能台灯，无线控制
目 录
1 绪论 1
1.1 课题的研究背景 1
1.2 研究的意义 1
1.3 系统的设计要求 2
2 硬件部分 3
2.1 总体设计 3
2.2 分模块设计 5
3 软件部分 12
3.1 开发语言简介 12
3.2 开发环境配置 12
3.3 总体设计 16
3.4 软件的各模块设计 17
3.5 贝壳物联 25
3.6 I2C总线技术 26
4 初始化设备 27
4.1 初始化时钟芯片 27
4.2 将ESP8266进行透传设置 29
4.3 注册贝壳物联账号 34
5 实验结果 35
5.1 坐姿提醒模块测试 35
5.2 显示模块测试 36
5.3 智能开关灯测试 36
5.4 物联网远程控制灯模块测试 36
5.5 手动模块的测试 37
5.6 整机调试 37
结论 38
致谢 39
参考文献 40
附录 系统软件程序代码 42
1 绪论
1.1 课题的研究背景
伴随着互联网的飞速发展，现代化，电气化与智能化深入人心，已至到如今，随着生产力水平的巨大飞跃，人们已经不满足于普通家电的功能[1，3]。现如今，智能电器已经成为功能上更 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
强，使用更便捷，同时也更安全的代名词[2]。不仅如此，人在结束了一天的学习与工作后，智能电器方便快捷等等功能也可以帮助现代社会的人们更好的排遣一天的疲惫，具有调节情绪缓解压力的作用。随着人们对于智能化设备的深入钻研，将单片机装入家用电器中，也让其具有普通家电不具备的能力。
传统意义上的家电与智能家电的分水岭，不单单只看其是否具有以往家电所不具备的操作系统，也不是看家电是否装了一颗芯片来辅助其运行，而在于如何正确的理解智能这个词，基于感知对象的不同，以往的普通家电只能机械得感知温度变化这类，现在意义上的智能家电还可以通过感知人的行为动作来做到人性化调节，从而更好地服务于大众，按照人的感知来智能化的执行某一动作。其次，传统家电在运作过程中只能简单的执行一些满足基本需求的操作，然而现在的智能设备还可以满足一些消费需求更高的，层次也更高的行为。
智能台灯就是一个很好的切入点，台灯已然是家家户户所必备的一项基本的家用小型电器，不过传统意义上的台灯，它的控制方式多需要人为地手动调节灯光亮度，不能灵活控制灯光色温，同时也不具备坐姿提醒功能，有时人们不能做到随手关灯的习惯，让台灯一直亮着，造成能源浪费，当房间亮度较暗时，大多数情况下却又需要人们去摸黑开灯，导致了使用上的巨大不便，这与人性化低碳化的时代需求相违背。随着现代技术的发展，传统台灯急需一次智能化升级。与此同时，多功能智能化台灯拥有一些传统台灯所没有的优点，不仅可以节约用电，做到对环保有利，而且可以提醒并纠正使用者的坐姿。对于较为黑暗的环境也可以在感知有人经过时自动开灯，省去了人们在黑暗环境下的不方便。同时人在外也可以通过家中的台灯监控房间内温度的变化，与其它家用电器更好的服务于普通消费者，让使用者感到更温馨。
出于对以上背景的考虑，我们提出了基于Arduino的多功能智能台灯的设计。
1.2 研究的意义
1.2.1 在节约电能方面的意义
现如今，伴随着生产力的不断发展，由过去在意发展资源相对短缺的问题，人们现在更在意的是生活品质的提升，做到绿色发展，推动产业结构的改善，生态保护，人们对于消费能源的增速和同期相比也有所下降。但是，我们必须明白，自然资源和环境的问题，他们依然是中国经济和社会发展的瓶颈，节能减排的举措从长远角度来看非常重要。近期，国务院制定了一些工作方案，通过一系列的具体措施，做出了一系列约束性指标，将节能减排的任务得到落实，确保十三五期间节能减排工作的顺利完成。
与此同时，照明所需要的电力在我国占据很大一部分的份额，占据电力总消耗的十分之一之多,假如将这些电力节约起来，那么对于用来缓解相当大的一部分城市的用电压力来说，这将是一个相当可观的数字，具有深远意义。而且节能照明又可以达到减少煤炭燃烧的目的，从而减少有害气体的排放。
1.2.2 对用户的眼睛保护和坐姿调整的意义
在最近的一项报告中显示，近十年来我国学生中近视眼发病率由小学到高中变化极大，小学有近四分之一的孩子近视，大学生更是达到了81%。而且会致盲的高度近视的发病率也在增加。据报告显示，我国近视人数多达30万人。通过一系列措施来预防青少年视力不健康问题的发生，已经迫在眉睫。现如今近视问题也构成青少年以后职业发展规划具有相当大的不利因素。
近视是一项全球性的问题，手术与激光治疗具有相当大的不确定因素，而且对于年龄有着一定的要求，现如今也没有很好的药物来治疗这种问题，只能起着一定的缓解作用。造成近视的原因，大多数是由于不注意坐姿，过度用眼导致的，还有一部分是离点灯太近，一段时间后出现近视散光等问题。研究市场上的台灯就可以发现，传统台灯没有提醒坐姿的功能。如果设计出一种台灯可以在使用者坐姿不正确的情况下可以起到提醒作用，一直到孩子坐姿正确为止，那么对于孩子的近视问题也可以起到一定的缓解作用。
1.3 系统的设计要求
基于Arduino的智能台灯可以通过光敏电阻来检测周围环境的亮暗同时通过检测人是否在其范围内来判断是否要开灯，来起到节约能源的作用。当人们因趴下靠近桌面时，播放声音来提醒人们坐正并预防人们的近视。用户也可以根据自己的需要设置闹钟，当工作和学习时间达到设定时间时，提醒用户提醒适当放松。用户也可以登录贝壳物联做到控制灯的亮度，如果出门在外也可以通过台灯来检测家中的温度，与其他智能设备来一起做到创造更舒适的生活环境的作用。
2 硬件部分
硬件相当于构成一个人血肉之躯的基础，清晰完善的硬件设施可以给之后的设计做出良好的铺垫，因此，首先从设计的硬件下手。为之后的设计构出一个清晰整体明了的设计思路。由于Arduino是一个硬件开源的设计思路，因此仔细分析每一个器件的原理不是很有必要性，所以为了使文章清晰明了。本部分的设计在对所用器件做出了一定基础的介绍。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题的研究背景 1
1.2 研究的意义 1
1.3 系统的设计要求 2
2 硬件部分 3
2.1 总体设计 3
2.2 分模块设计 5
3 软件部分 12
3.1 开发语言简介 12
3.2 开发环境配置 12
3.3 总体设计 16
3.4 软件的各模块设计 17
3.5 贝壳物联 25
3.6 I2C总线技术 26
4 初始化设备 27
4.1 初始化时钟芯片 27
4.2 将ESP8266进行透传设置 29
4.3 注册贝壳物联账号 34
5 实验结果 35
5.1 坐姿提醒模块测试 35
5.2 显示模块测试 36
5.3 智能开关灯测试 36
5.4 物联网远程控制灯模块测试 36
5.5 手动模块的测试 37
5.6 整机调试 37
结论 38
致谢 39
参考文献 40
附录 系统软件程序代码 42
1 绪论
1.1 课题的研究背景
伴随着互联网的飞速发展，现代化，电气化与智能化深入人心，已至到如今，随着生产力水平的巨大飞跃，人们已经不满足于普通家电的功能[1，3]。现如今，智能电器已经成为功能上更 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
强，使用更便捷，同时也更安全的代名词[2]。不仅如此，人在结束了一天的学习与工作后，智能电器方便快捷等等功能也可以帮助现代社会的人们更好的排遣一天的疲惫，具有调节情绪缓解压力的作用。随着人们对于智能化设备的深入钻研，将单片机装入家用电器中，也让其具有普通家电不具备的能力。
传统意义上的家电与智能家电的分水岭，不单单只看其是否具有以往家电所不具备的操作系统，也不是看家电是否装了一颗芯片来辅助其运行，而在于如何正确的理解智能这个词，基于感知对象的不同，以往的普通家电只能机械得感知温度变化这类，现在意义上的智能家电还可以通过感知人的行为动作来做到人性化调节，从而更好地服务于大众，按照人的感知来智能化的执行某一动作。其次，传统家电在运作过程中只能简单的执行一些满足基本需求的操作，然而现在的智能设备还可以满足一些消费需求更高的，层次也更高的行为。
智能台灯就是一个很好的切入点，台灯已然是家家户户所必备的一项基本的家用小型电器，不过传统意义上的台灯，它的控制方式多需要人为地手动调节灯光亮度，不能灵活控制灯光色温，同时也不具备坐姿提醒功能，有时人们不能做到随手关灯的习惯，让台灯一直亮着，造成能源浪费，当房间亮度较暗时，大多数情况下却又需要人们去摸黑开灯，导致了使用上的巨大不便，这与人性化低碳化的时代需求相违背。随着现代技术的发展，传统台灯急需一次智能化升级。与此同时，多功能智能化台灯拥有一些传统台灯所没有的优点，不仅可以节约用电，做到对环保有利，而且可以提醒并纠正使用者的坐姿。对于较为黑暗的环境也可以在感知有人经过时自动开灯，省去了人们在黑暗环境下的不方便。同时人在外也可以通过家中的台灯监控房间内温度的变化，与其它家用电器更好的服务于普通消费者，让使用者感到更温馨。
出于对以上背景的考虑，我们提出了基于Arduino的多功能智能台灯的设计。
1.2 研究的意义
1.2.1 在节约电能方面的意义
现如今，伴随着生产力的不断发展，由过去在意发展资源相对短缺的问题，人们现在更在意的是生活品质的提升，做到绿色发展，推动产业结构的改善，生态保护，人们对于消费能源的增速和同期相比也有所下降。但是，我们必须明白，自然资源和环境的问题，他们依然是中国经济和社会发展的瓶颈，节能减排的举措从长远角度来看非常重要。近期，国务院制定了一些工作方案，通过一系列的具体措施，做出了一系列约束性指标，将节能减排的任务得到落实，确保十三五期间节能减排工作的顺利完成。
与此同时，照明所需要的电力在我国占据很大一部分的份额，占据电力总消耗的十分之一之多,假如将这些电力节约起来，那么对于用来缓解相当大的一部分城市的用电压力来说，这将是一个相当可观的数字，具有深远意义。而且节能照明又可以达到减少煤炭燃烧的目的，从而减少有害气体的排放。
1.2.2 对用户的眼睛保护和坐姿调整的意义
在最近的一项报告中显示，近十年来我国学生中近视眼发病率由小学到高中变化极大，小学有近四分之一的孩子近视，大学生更是达到了81%。而且会致盲的高度近视的发病率也在增加。据报告显示，我国近视人数多达30万人。通过一系列措施来预防青少年视力不健康问题的发生，已经迫在眉睫。现如今近视问题也构成青少年以后职业发展规划具有相当大的不利因素。
近视是一项全球性的问题，手术与激光治疗具有相当大的不确定因素，而且对于年龄有着一定的要求，现如今也没有很好的药物来治疗这种问题，只能起着一定的缓解作用。造成近视的原因，大多数是由于不注意坐姿，过度用眼导致的，还有一部分是离点灯太近，一段时间后出现近视散光等问题。研究市场上的台灯就可以发现，传统台灯没有提醒坐姿的功能。如果设计出一种台灯可以在使用者坐姿不正确的情况下可以起到提醒作用，一直到孩子坐姿正确为止，那么对于孩子的近视问题也可以起到一定的缓解作用。
1.3 系统的设计要求
基于Arduino的智能台灯可以通过光敏电阻来检测周围环境的亮暗同时通过检测人是否在其范围内来判断是否要开灯，来起到节约能源的作用。当人们因趴下靠近桌面时，播放声音来提醒人们坐正并预防人们的近视。用户也可以根据自己的需要设置闹钟，当工作和学习时间达到设定时间时，提醒用户提醒适当放松。用户也可以登录贝壳物联做到控制灯的亮度，如果出门在外也可以通过台灯来检测家中的温度，与其他智能设备来一起做到创造更舒适的生活环境的作用。
2 硬件部分
硬件相当于构成一个人血肉之躯的基础，清晰完善的硬件设施可以给之后的设计做出良好的铺垫，因此，首先从设计的硬件下手。为之后的设计构出一个清晰整体明了的设计思路。由于Arduino是一个硬件开源的设计思路，因此仔细分析每一个器件的原理不是很有必要性，所以为了使文章清晰明了。本部分的设计在对所用器件做出了一定基础的介绍。
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