设计背景与目标
随着物联网技术的发展和智能家居的普及，人们对家居照明的需求日益多样化和智能化。基于STM32的智能台灯设计旨在利用STM32微控制器的高性能和丰富的片上资源，实现台灯的智能控制，包括光线感应、定时开关、亮度调节等功能，为用户带来更加舒适、便捷的照明体验，同时具备节能、环保等优点。
设计方案概要
核心控制器
采用STM32系列微控制器作为核心处理器，负责接收传感器数据、执行控制算法并驱动台灯工作。STM32系列微控制器具有高性能、低功耗、丰富的片上资源等特点，非常适合用于智能台灯的设计。
硬件模块
LED驱动电路
根据LED的特性设计合适的驱动电路，保证LED的稳定工作和亮度调节。也可选择继电器或LED驱动模块用于控制台灯开关和亮度，在设计执行器电路时，需要考虑继电器或LED驱动模块的驱动能力、开关速度等参数。
传感器模块
光敏传感器：用于检测环境光照强度，实现光照自动调节功能。在设计传感器电路时，需要考虑传感器的灵敏度、线性度、响应时间等参数。
人体红外传感器：用于检测人体活动，实现人体感应功能。当检测到有人接近时，可根据灯光的强弱，将灯光进行开关；若灯前长时间无人，台灯系统检测后自动选择熄灭状态，体现节能效果。
温度传感器（可选）：用于检测环境温度，为用户提供舒适的照明环境。
通信模块
采用WiFi模块（如ESP8266或ESP32）实现台灯与手机APP或云平台的无线通信，支持远程控制、语音控制等功能。也可通过蓝牙技术实现与用户的移动设备连接，提供多种照明模式和亮度控制功能。
电源模块
为台灯提供稳定的电源供应，包括AC-DC转换电路和稳压电路。电源电路是智能台灯的核心部分，需要保证电源的稳定性和安全性，在设计时需考虑电源模块的输入电压、输出电压、输出电流等参数，以及过压、过流保护电路的设计。
其他模块
数显装置：如TFTLCD液晶屏，当达到系统设定的时间后，会有一盏小灯会亮起来，并且会有铃声响起，提醒用户休息。TFTLCD具有亮度高，对比度强，层次丰富，色彩鲜艳等特点。
功能按钮：包括复位按钮、设定按钮、自动手动开关按钮、灯光调整按钮、启动定时按钮等。
整体电路设计
单片机最小系统电路
对51系列单片机来说，最小系统一般应该包括单片机、时钟电路、复位电路。对于基于STM32的设计，控制电路需要考虑微控制器的时钟频率、复位电路、时钟电路等参数。复位电路一般使用1K欧姆的电阻器来分压，可分为上电复位和手动键复位两种，在无控制时，可用人工复位电路。
红外解码电路（若有红外遥控功能）
主要用于对红外遥控器发出的红外信号进行解码，然后程序根据解码后的不同键值相应完成不同的功能。
音乐播放模块（若有音乐播放功能）
采用ULN2003及扬声器组成语音系统，对经单片机解码后所得的音乐代码的数字量放大再转换为模拟量实现音乐的播放。
LED灯具组
可选用耐压值合适的发光二极管，通过合理分组并与单片机相应管脚相连，实现台灯的多档亮度调节。例如选用耐压值为12V的发光二极管，每4个分为一组，分别与单片机A8、A9、A10管脚相连，实现三档亮度调节。
功能实现
光照自动调节
通过光敏传感器检测环境光照强度，单片机根据检测到的数据，控制LED驱动电路调整台灯的亮度，使灯光保持在合适的强度，为用户提供舒适的照明环境。
人体感应
利用人体红外传感器检测人体活动，当检测到有人接近时，台灯自动亮起；若一段时间内检测不到人体活动，台灯自动熄灭，实现节能功能。
远程控制与语音控制
通过WiFi模块实现台灯与手机APP或云平台的无线通信，用户可以通过手机APP远程控制台灯的开关、亮度调节等功能；也可以通过语音指令实现对台灯的控制，提升使用的便捷性。
定时开关
用户可以通过功能按钮或手机APP设置台灯的工作时间，当达到设定时间后，台灯自动开关，并可通过数显装置和蜂鸣器进行提醒。
声光警报
当使用者离台灯太近时，台灯发出声光警报；灯泡工作时间达到设定值时，也会发出警报提示。
照明角度和高度调节（部分设计具备）
在检测到晚上有强烈光线且有人走动时，可以自动调节照明角度和高度，使得灯光能够更适合使用者。
软件编程与系统集成
软件编程
编写程序实现传感器数据的采集、处理，以及对各个模块的控制。在软件编程过程中，需要考虑如何优化算法，提高系统的响应速度和稳定性。
系统集成
将硬件设计和软件编程相结合，进行系统的调试和测试，确保各个模块之间能够协同工作，实现智能台灯的各项功能。