基于STM32的智能燈光控制系統(tǒng)

基于STM32的智能燈光控制系統(tǒng)

一、題目背景和意義:

隨著社會不斷進步，市場在不斷變化，高科技應(yīng)用含量決定著產(chǎn)品發(fā)展的新趨勢和前景，智能化技術(shù)在電子產(chǎn)品領(lǐng)域的應(yīng)用意義深遠。隨著電子產(chǎn)品的快速發(fā)展，家用電器也越來越偏向智能化，本文介紹一款基于STM32的智能光照燈。

回想一下，日常生活中使用燈光時是否有以下情景“老公關(guān)一下燈、老公幫我開一下燈，我夠不著”、“石頭剪刀布，誰輸了誰去關(guān)燈”、“以及寢室中住在最邊上負責(zé)開關(guān)燈的同學(xué).......額...由于我就是這個位置，深有感受啊?。?！”。照明燈已是千家萬戶的必需生活用品，但每次要去開關(guān)燈的時候總是千難萬阻，基于此，本項目研發(fā)了一款智能燈光系統(tǒng)，具備手機app控制燈光、語音控制等功能，更加方便快捷，徹底解決住在下鋪兄弟的煩惱，哈哈哈哈。

二、項目整體展示：

“智能光照燈”使用STM32作為系統(tǒng)的MCU，由于單片機IO口驅(qū)動電流過小，搭配三極管放大電流，從而滿足光照強度需求，且將單片機IO配置成PWM輸出，以便于調(diào)節(jié)不同的光強度，也就是一檔、二檔、三檔。在此基礎(chǔ)上增加WiFi模塊搭配手機APP可實現(xiàn)在手機端控制燈光、使用su-03t語音識別模塊可實現(xiàn)語音控制燈光等，其他額外功能在下文介紹。所需材料如表1所示。

表1 材料清單

項目整體展示如圖1：

圖1 項目整體展示

三、主要電子模塊介紹：

1、STM32核心板：

STM32是“意法半導(dǎo)體”生產(chǎn)的基于“ARM公司Cortex-M3內(nèi)核”的32位MCU，其性能強大，資源豐富，被廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)，也是高校學(xué)生接觸嵌入式的敲門磚。最小系統(tǒng)板如圖2所示，其由處理器、電源、復(fù)位、晶振電路等組成，可獨立的完成相應(yīng)的控制任務(wù)，在本次工程中核心知識就是PWM輸出，I/O口引腳電平判斷。

圖2  STM32最小系統(tǒng)板

2、三極管：

三極管的放大作用就是：集電極電流受基極電流的控制(假設(shè)電源能夠提供給集電極足夠大的電流的話)，并且基極電流很小的變化，會引起集電極電流很大的變化，且變化滿足一定的比例關(guān)系：集電極電流的變化量是基極電流變化量的β倍，即電流變化被放大了β倍。至于三極管的控制，如圖3所示及其簡單，在圖片中所標(biāo)的A引腳初，輸出高電平就能導(dǎo)通三極管，上方VCC的電源就能流過三極管。

圖3 三極管內(nèi)部電路

3、WiFi模塊：

本項目所使用的WiFi模塊是ESP-01S，是ESP8266系列的一種，其可以連接環(huán)境中的WiFi，從而使設(shè)備上網(wǎng)。本項目主要使用了該模塊串口功能，通過串口與stm32單片機連接，WiFi模塊通過周圍環(huán)境中的WiFi信號連接云平臺，如此將WiFi模塊作為中介，可以實現(xiàn)單片機與云平臺的信息交互。WiFi模塊與單片機連接引腳如圖4：

圖4  WiFi模塊連接圖

4、su-03t語音識別模塊：

su-03t是一款低成本、低功耗、小體積的離線語音識別的模組，無需編程，使用刷詞條的方式進行開發(fā)，可謂是不愛編程的福音啊。本項目使用該模塊的串口功能，通俗一點講就是模塊識別到相應(yīng)的語音命令后，通過串口輸出一個數(shù)據(jù)。關(guān)于該模塊的配置，本文再次不過多闡述。該模塊引腳如圖5所示：

圖5  SU-03T引腳展示圖

5、超聲波模塊：

超聲波模塊為HC-SR04如圖6所示，該超聲波測距模塊可提供約2cm~400厘米的非接觸式距離感測功能，測距精度可達高到3毫米，該模塊由****裝置與接受裝置組成，****裝置****超聲波，接受裝置接受超聲波并將電平做出相應(yīng)轉(zhuǎn)變。

圖6 超聲波模塊

6、OLED屏

OLED顯示屏是利用有機電自發(fā)光二極管制成的顯示屏。由于同時具備自發(fā)光有機電激發(fā)光二極管，不需背光源、對比度高、厚度薄、視角廣、反應(yīng)速度快、比LCD屏幕顯示效果更好一些，但由于現(xiàn)有技術(shù)限制，目前OLED屏幕無法做的很大。本項目主要使用OLED屏幕顯示臺燈的當(dāng)前狀態(tài)、溫濕度信息、以及萬年歷時鐘燈，相關(guān)顯示如圖7所示。

圖7 相關(guān)顯示結(jié)果

四、項目制作

4.1、先讓燈亮起來

正如章節(jié)3中所說，燈帶是通過三極管驅(qū)動的，單片機的IO口連接三極管基極，可以將其看成控制信號，當(dāng)該引腳輸出高電平時，可以認為三極管導(dǎo)通，電流由****極提供，由集電極輸出，本設(shè)計中****極連接VCC，也就是用電源給等待供電，這個電流遠大于IO口直接輸出的電流，足以滿足等待的需求。

4.2、調(diào)節(jié)燈光亮度

剛剛已經(jīng)介紹過如何使用三極管點亮燈帶。那么又該如何控制燈的亮度哪？也就是如何控制電流呢？這就需要常說的PWM輸出了，可以將三極管看成一個“水龍頭”，PWM可以理解為我們擰水龍頭的力氣，通過調(diào)節(jié)不同的占空比，使得三極管“打開不同的口子”，控制邏輯如下：

PWM占空比大→“打開的口子大”→輸出的電流大→燈帶更亮

PWM占空比小→“打開的口子小”→輸出的電流小→燈帶更暗

在程序中首先將IO口配置為PWM輸出，本設(shè)計選用的定時器4的通道3與通道4產(chǎn)生PWM（兩個燈，一個冷光一個暖光，需要兩路PWM輸出）具體程序見程序1：

程序1：

void Motor_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)

{  

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;

    TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;

    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE); //使能定時器4時鐘

     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB  | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);  //使能GPIO外設(shè)和AFIO復(fù)用功能模塊時鐘

       /*****輸出TIM4_CH3和TIM4_CH4和的PWM脈沖波形*****/

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9; //TIM_CH3和TIM_CH4

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //復(fù)用推挽輸出

    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO

       /********************初始化TIM3*******************/

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //設(shè)置在下一個更新事件裝入活動的自動重裝載寄存器周期的值

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //設(shè)置用來作為TIMx時鐘頻率除數(shù)的預(yù)分頻值

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //設(shè)置時鐘分割：TDTS = Tck_tim

    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上計數(shù)模式

    TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure); //根據(jù)TIM_TimeBaseInitStruct中指定的參數(shù)初始化TIMx的時間基數(shù)單位

    /*******初始化TIM4 Channel3、TIM4 Channel4 PWM模式********/  

    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //選擇定時器模式：TIM脈沖寬度調(diào)制模式2

      TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比較輸出使能

    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low; //輸出極性：TIM輸出比較極性高

    TIM_OC3Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);  //初始化外設(shè)TIM4 OC3

    TIM_OC4Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);  //初始化外設(shè)TIM4 OC4

       /*******使能預(yù)裝載寄存器********/

    TIM_OC3PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable);  

    TIM_OC4PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable);  

    TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);  //使能TIM4

}

如此PWM的輸出就已經(jīng)配置好了，下面就在主循環(huán)中調(diào)用修改PWM占空比函數(shù)即可，具體程序見程序2，該程序修改了三個不同的占空比，以對應(yīng)燈光的一檔、二檔、三檔。

程序2：

/********兩端都使能 1檔**********/

TIM_SetCompare3(TIM4,800);    

TIM_SetCompare4(TIM4,800);

/********兩端都使能 2檔**********/

TIM_SetCompare3(TIM4,2000);

TIM_SetCompare4(TIM4,2000);

/********兩端都使能 3檔**********/

TIM_SetCompare3(TIM4,5000);

TIM_SetCompare4(TIM4,5000);

4.3、遠程控制功能

正如上文所說，遠程控制功能實現(xiàn)的原理是，手機app開發(fā)時連接上云平臺，手機APP相應(yīng)按鍵觸發(fā)時，將相應(yīng)的控制指令上傳至云平臺，esp-01s通過周圍的WiFi信號連接云平臺，獲取云平臺上的數(shù)據(jù)，并通過串口將該數(shù)據(jù)傳輸給STM32單片機，單片機解析數(shù)據(jù)并完成相應(yīng)的驅(qū)動。接下來就分布實現(xiàn)開發(fā)，分為手機端app的制作，手機連接云平臺、設(shè)備連接云平臺。

4.3.1手機端app的制作：

本項目使用一款麻省理工研發(fā)的開發(fā)安卓app的平臺——appinventor，該平臺基于圖形化編程，是“不愿意編程黨”的福音，不需要使用代碼開發(fā)app，使用一些邏輯關(guān)系模塊完成開發(fā)。首先在主頁面拖放好各種想要的按鍵，之后再編程界面拖放邏輯關(guān)系模塊，完成開發(fā)（與labview相似）。

4.3.2手機端連接云平臺：

在使用appinventor開發(fā)的過程中，調(diào)用連接云平臺接口，連接云平臺，博主使用的是巴法云平臺，再巴法云官網(wǎng)有詳細的教程。打開巴法云官網(wǎng)其界面如圖8所示，點擊圖片中所圈的地方“實例指南”進入八法開放論壇，之后在論壇中找到“APP inventor編寫安卓app控制ESP8266”這篇文章，如圖9所示，里面有詳細的制作過程。

圖8 巴法云界面

圖9 論壇內(nèi)容

額外說一下這個云平臺接口，ClientSocketAI2Ext，這個不是appinventor的原生組件，需要再Extension下導(dǎo)自行導(dǎo)入插件。

另外，有想學(xué)習(xí)appinventor的可以看一下這個博主的網(wǎng)課，我當(dāng)時就是跟隨這個博主學(xué)的，很詳細，很好學(xué)，兩天完成。學(xué)習(xí)鏈接：老巫婆的程序世界的個人空間_嗶哩嗶哩_bilibili

4.3.3設(shè)備(單片機)連接云平臺

esp-01s也是一個MCU，通過編程開發(fā)，本設(shè)計通過arduino平臺開發(fā)相關(guān)的功能，值得注意的是esp-01s通過wifi信號連接云平臺，所以環(huán)境中必須要有WiFi，由于此處程序過多，僅展示重要的地方。

①云平臺定義及主題相關(guān)定義見程序3：

程序3：

#include <ESP8266WiFi.h>

#include<SimpleDHT.h>

//巴法云服務(wù)器地址

#define TCP_SERVER_ADDR "bemfa.com"

//服務(wù)器端口，tcp創(chuàng)客云端口8344

#define TCP_SERVER_PORT "8344"

//********************需要修改的部分*******************//

#define DEFAULT_STASSID  "HUAWEI P30 Pro+"     //WIFI名稱，區(qū)分大小寫，不要寫錯

#define DEFAULT_STAPSW   "18253858772"        //WIFI密碼

String UID = "23f9a5f2d3584dc8516409db14b4827c";  //用戶私鑰，可在控制臺獲取,修改為自己的UID

String TOPIC1 ="TD00light";         //主題名字，可在控制臺新建

String TOPIC2 = "TD00temp";       //用戶私鑰，可在控制臺獲取,修改為自己的UID

const int LED_Pin = 0;              //單片機LED引腳值，GPIO0引腳

int pinDHT11 = 2;

//**************************************************//

②接下來是連接服務(wù)器，向服務(wù)器發(fā)送指令cmd=1&uid="+UID+"&topic="+

TOPIC1+"rn，其中的UID與TOPIC1就是程序3中相關(guān)的定義具體程序見程序4。

程序4：

void startTCPClient(){

    if(TCPclient.connect(TCP_SERVER_ADDR,atoi(TCP_SERVER_PORT))){                            Serial.print("nConnected toserver:");

    Serial.printf("%s:%drn",TCP_SERVER_ADDR,atoi(TCP_SERVER_POR T));

    String tcpTemp="";  //初始化字符串

    tcpTemp = "cmd=1&uid="+UID+"&topic="+TOPIC1+"rn"; //構(gòu)建訂閱指令

    sendtoTCPServer(tcpTemp); //發(fā)送訂閱指令

    tcpTemp="";//清空

    preTCPConnected = true;

    preHeartTick = millis();

    TCPclient.setNoDelay(true);

  }

  else{

    Serial.print("Failed connected to server:");

    Serial.println(TCP_SERVER_ADDR);

    TCPclient.stop();

    preTCPConnected = false;

  }

  preTCPStartTick = millis();

}

③獲取云平臺傳來的數(shù)據(jù)，并通過串口傳輸給STM32，具體程序見程序5：

程序5：

if (TCPclient.available()) //若有數(shù)據(jù)傳來

{

   char c =TCPclient.read();

   TcpClient_Buff +=c;        //數(shù)據(jù)存儲

   TcpClient_BuffIndex++;

   TcpClient_preTick = millis();

   if(TcpClient_BuffIndex>=MAX_PACKETSIZE - 1)

   {

      TcpClient_BuffIndex = MAX_PACKETSIZE-2;

      TcpClient_preTick = TcpClient_preTick - 200;

    }

    preHeartTick = millis();

 }

if((TcpClient_Buff.length() >= 1) && (millis() - TcpClient_preTick>=200))

{

   TCPclient.flush();

   Serial.println(TcpClient_Buff);    //串口傳輸

   if((TcpClient_Buff.indexOf("&msg=11") > 0))

{

      turnOnLed();

    }else if((TcpClient_Buff.indexOf("&msg=10") > 0))

{

      turnOffLed();

    }

   TcpClient_Buff="";

   TcpClient_BuffIndex = 0;

  }

如此就可以將云平臺中的控制指令傳輸給STM32，STM32進行解析并完成相應(yīng)的控制，由于本設(shè)計還添加了語音識別功能，所以相關(guān)控制的實現(xiàn)等講解完語音識別后在進行講解。

4.4語音識別功能

語音識別功能主要采用了SU-03T離線語音識別模塊，這個模塊不需要編程，使用廠家提供的云平臺開發(fā)，正如前文所說本設(shè)計主要用了該模塊的串口功能，該模塊的串口與STM32單片機的另一個串口連接，當(dāng)識別到相應(yīng)的語音時，串口輸出相應(yīng)的控制指令給STM32。該模塊相關(guān)配置如圖10所示。

圖10 su-03t平臺配置

4.5、STM32解析指令并完成相關(guān)驅(qū)動

正如前文所說，WiFi模塊與su-03t都是使用串口與STM32單片機建立聯(lián)系的，所以我們首先需要完成串口的相關(guān)配置，在此以WiFi模塊對應(yīng)的usart3為例，配置串口，具體程序見程序5：

程序5：  

void usart3_init(u32 bound)

{  

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

/***********使能時鐘************/

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);                                          RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART3,ENABLE);

    USART_DeInit(USART3);  //復(fù)位串口3

/*******配置輸出引腳*******/

   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; //PB10

   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //復(fù)用推挽輸出

   GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //初始化PB10

   /*******配置輸入引腳*******/

   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;

   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空輸入

   GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);  //初始化PB11

/********串口相關(guān)配置********/

    USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//波特率一般設(shè)置為9600；

    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b；//字長為8位數(shù)據(jù)格式

    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一個停止位

    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//無奇偶校驗位

   USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//無硬件數(shù)據(jù)流控制

    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;

    USART_Init(USART3, &USART_InitStructure); //初始化串口3

    USART_Cmd(USART3, ENABLE);                    //使能串口

    USART_ITConfig(USART3, USART_IT_RXNE, ENABLE);//開啟中斷   

/*******設(shè)置中斷優(yōu)先級********/

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART3_IRQn;

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=2 ;//搶占優(yōu)先級3

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;  //子優(yōu)先級3

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道使能

    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根據(jù)指定的參數(shù)初始化VIC寄存器

    TIM3_Int_Init(1000-1,7200-1);  //10ms中斷

    USART3_RX_STA=0;         //清零

    TIM_Cmd(TIM3,DISABLE);   //關(guān)閉定時器7

}

至此WiFi模塊對應(yīng)的串口就配置完成，su-0t對應(yīng)的串口配置與該串口相似，WiFi模塊傳輸來的數(shù)據(jù)是需要解析的，而su-03t直接傳輸?shù)氖M制，不需要解析，所以接下來就是解析WiFi模塊通過串口傳來的數(shù)據(jù)，具體程序見程序6。

程序6：

if(USART3_RX_STA&0X8000)  //接收到一次數(shù)據(jù)了

{

    rlen=USART3_RX_STA&0X7FFF; //得到本次接收到的數(shù)據(jù)長度

    USART3_RX_BUF[rlen]=0;  //添加結(jié)束符

    //數(shù)據(jù)提取

    if(strncmp(USART3_RX_BUF,"cmd=2",5)==0)

    {

        for(i=0;i<strlen(USART3_RX_BUF)+1;i++)

         {

            data_tiqu[s]=USART3_RX_BUF[i];

            s++;

        }

        printf("%s",data_tiqu);

        for(i=0;i<strlen(data_tiqu);i++)

        {

            if(data_tiqu[i]==cmd[0])

        {

        k=i;

        k++;

        for(j=1;j<strlen(cmd);j++)

        {

            if(data_tiqu[k]==cmd[j])

            {

                k++;

                flag=1;

             }

            else

            {

                flag=0;

             }

        }

    }  

}

    s=0;

    //數(shù)據(jù)提取結(jié)束

    printf("rnrn");

    if(flag==1)

    {

        for(i=k+1;i<strlen(data_tiqu)+1;i++) //此時 i為傳輸接受數(shù)據(jù)的索引

        {

        data[s]=data_tiqu[i];

        s++;

        }

        printf("%s",data);

        printf("zaici");     //作用：程序定位

        printf("rn");

        }

    }

    if(strncmp(USART3_RX_BUF,"cmd=0&res=1",11)==0)

    {

        printf("%s",USART3_RX_BUF);

    }

    USART3_RX_STA=0;

}

解析好的數(shù)據(jù)就存放在data這個數(shù)組中，接下來就在主循環(huán)中判斷data數(shù)組中存放的數(shù)據(jù)以及su-03t通過串口直接傳來的十六進制指令即可，根據(jù)相應(yīng)的指令完成相關(guān)外設(shè)的驅(qū)動，具體程序見程序7。

程序7：

/******************驅(qū)動控制**************************/

//判斷APP控制開關(guān)燈

if((data[0]=='1'&&data[1]=='1') || (temp == 0x11))

{

    GPIO_SetBits(LED0_PORT,LED0_PIN);   //開LED0

    GPIO_ResetBits(LED1_PORT,LED1_PIN); //關(guān)LED1

    TIM_SetCompare3(TIM4,800);     //兩端都使能 1檔

    TIM_SetCompare4(TIM4,800);

    temp=0;

    state_flag_temp=11;

    state_flag[0]=1;  //冷亮

    state_flag[2]=1;  //一檔

    display_on[5] = 24;    //已為您打開燈(oled顯示的漢字在數(shù)組中的索引)

    display_on[6] = 0;      //已為您打開燈(oled顯示的漢字在數(shù)組中的索引)

}

if((data[0]=='1'&&data[1]=='0') || (temp == 0x10))

{

    GPIO_ResetBits(LED0_PORT,LED0_PIN); //關(guān)LED0

    GPIO_ResetBits(LED1_PORT,LED1_PIN); //關(guān)LED1

    temp=0;

    state_flag_temp=10;

    state_flag[0]=0;   

    state_flag[1]=0;

    state_flag[2]=0;  

    display_off[5] = 24;

    display_off[6] = 0;

}

//判斷APP控制冷暖光調(diào)節(jié)

if((data[0]=='2'&&data[1]=='1') || (temp == 0x21)) //冷亮暖滅

{

    GPIO_SetBits(LED0_PORT,LED0_PIN); //IN1—開冷光LED0

    GPIO_ResetBits(LED1_PORT,LED1_PIN); //IN3—關(guān)暖光LED1

    temp=0;

    state_flag_temp=21;

    state_flag[0]=1;  //冷亮

    state_flag[1]=0;  //暖滅

    display_on[5] = 26;             

    display_on[6] = 25;             

}

if((data[0]=='2'&&data[1]=='2') || (temp == 0x22))  //冷滅暖亮

{

    GPIO_ResetBits(LED0_PORT,LED0_PIN); //IN1—關(guān)冷光LED0

    GPIO_SetBits(LED1_PORT,LED1_PIN);  //IN3—開暖光LED1

    temp=0;

    state_flag_temp=22;

    state_flag[0]=0;  //冷滅

    state_flag[1]=1;  //暖亮

    display_on[5] = 27;          

    display_on[6] = 25;

}

//判斷APP控制1、2、3檔位

if((data[0]=='3'&&data[1]=='1')|| (temp == 0x31))     //1檔

{

    TIM_SetCompare3(TIM4,800);     //兩端都使能 1檔

    TIM_SetCompare4(TIM4,800);

    temp=0;

    state_flag_temp=31;

    state_flag[2]=1;     //一檔

    display_now[5] = 37;              

}

if((data[0]=='3'&&data[1]=='2')|| (temp == 0x32))     //2檔

{

    TIM_SetCompare3(TIM4,2000);     //兩端都使能 2檔

    TIM_SetCompare4(TIM4,2000);

    temp=0;

    state_flag_temp=32;

    state_flag[2]=2;   //二檔

    display_now[5] = 38;

}

if((data[0]=='3'&&data[1]=='3')|| (temp == 0x33))      //3檔

{

    TIM_SetCompare3(TIM4,5000);     //兩端都使能 3檔

    TIM_SetCompare4(TIM4,5000);

    temp=0;

    state_flag_temp=33;

    state_flag[2]=3;   //三檔

    display_now[5] = 39;

}

至此臺燈的控制功能已經(jīng)全部開發(fā)完畢，已經(jīng)實現(xiàn)了APP遠程控制、語音控制功能。

4.6、超聲波識別坐姿

還記得在第二章節(jié)所介紹的超聲波模塊HC-SR04，該模塊主要是用于把該系統(tǒng)做成臺燈時使用，用于檢測坐姿規(guī)范的，若是開發(fā)家里的照明燈，可不加該模塊。該模塊實現(xiàn)測距的主要原理是：****裝置****超聲波，同時打開定時器，超聲波遇到障礙物反彈，被接收裝置接受，此時獲取定時器的時間，然后根據(jù)速度計算距離。其坐姿判斷邏輯如下：

HC-SR04測距低于閾值→坐姿不對，距離桌面過近→蜂鳴器報警

HC-SR04測距高于閾值→坐姿正確，距離桌面適宜→蜂鳴器正常

具體程序見程序8：

程序8：

//一次獲取超聲波測距數(shù)據(jù) 兩次測距之間需要相隔一段時間，隔斷回響信號

//為了消除余震的影響，取五次數(shù)據(jù)的平均值進行加權(quán)濾波。

float Hcsr04GetLength(void )

{

    u32 t = 0;

    int i = 0;

    float lengthTemp = 0;

    float sum = 0;

    while(i!=5)

    {

        TRIG_Send = 1;      //發(fā)送口高電平輸出

        Delay_Us(20);

        TRIG_Send = 0;

        while(ECHO_Reci == 0);      //等待接收口高電平輸出

        OpenTimerForHc();        //打開定時器

        i = i + 1;

        while(ECHO_Reci == 1);

        CloseTimerForHc();        //關(guān)閉定時器

        t = GetEchoTimer();        //獲取時間,分辨率為1US

        lengthTemp = ((float)t/58.0);//cm

        sum = lengthTemp + sum ;

        }

lengthTemp = sum/5.0;

return lengthTemp;

}

 Hcsr_num++;

if(Hcsr_num == 5)

{

    Hcsr_num = 0;

    length_C = Hcsr04GetLength();                 //測距離

    printf("距離為:%.3frn",length_C);

    if(length_C < 20)

    {

        state_flag[3] =1;

        BEEP =~ BEEP;

        delay_ms(300);

    }

    else

    {

        state_flag[3] =0;

         BEEP = 0;

    }

    if(Hcsr_flag != state_flag[3])

    {

      Hcsr_flag = state_flag[3];

      display_all_flag=1;

    }

}

4.7、OLED屏顯示狀態(tài)

本文第二章也介紹了一個OLED模塊，以及展示了相關(guān)顯示圖片，這部分實現(xiàn)的原理是，在上方介紹相關(guān)控制功能時會更改相應(yīng)的標(biāo)志位，然后在主程序中檢查該標(biāo)志位的狀態(tài)，當(dāng)標(biāo)志位發(fā)生改變時，修改OLED屏幕的顯示，具體程序見程序9。

程序9：

switch(Dis_mode)

{

    case 0:              //在顯示控制狀態(tài)界面

    switch(state_flag_temp)     //定時顯示界面

    {

        case 11:control_part_display(2,6,display_1,display_on);break;      //顯示“以為您打開燈”

        case 10:control_part_display(2,6,display_1,display_off);break;     //顯示“以為您關(guān)閉燈”

        case 21:control_part_display(1,7,display_1,display_on);break;      //顯示“以為您打開冷燈”

        case 22:control_part_display(1,7,display_1,display_on);break;      //顯示“以為您打開暖燈”

        case 31:control_part_display(1,7,display_1,display_now);break;     //顯示“當(dāng)前亮度為一檔”

        case 32:control_part_display(1,7,display_1,display_now);break;     //顯示“當(dāng)前亮度為二檔”

        case 33:control_part_display(1,7,display_1,display_now);break;     //顯示“當(dāng)前亮度為三檔”

    }

    data[0]='0';               //清空控制指令

    data[1]='0';

    state_flag_temp=0;

    if(display_all_flag)       //狀態(tài)整體顯示界面

    {

        display_all_flag=0;

        control_all_display(state_flag);

        TIM_Cmd(TIM2,DISABLE);      //關(guān)閉TIM2定時器

    }

    break;

    case 1:          //在始終顯示界面

        RTC_Display();        //顯示時鐘

    break;

至此，智能燈光系統(tǒng)的相關(guān)功能已全部開發(fā)完畢，給電路板接上電源后，可使用APP控制、語音控制兩種方式，實現(xiàn)燈光的開關(guān)、一檔二檔三檔的的調(diào)節(jié)、冷暖光的調(diào)節(jié)、以及姿勢糾正等功能。