语音控制的智能台灯设计

引言随着智能控制理论研究的深入，且单片机应用的普及，家电变得越来越智能化，且价格也变得平民化，日常生活也越来越便利、舒适。随着家用电器的发展，台灯也紧随智能化发展的脚步，变得更加高效、智能，传统使用的台灯只有照明的功能，满足不了现代人希望在良好的环境下学习的愿望。因此，本次台灯设计有两个主要目的：一是具有智能语音识别功能，通过口头语言来控制开关灯，提高亮度，降低亮度，从而解放你的双手，进而可以把更多的精力投入到你的工作和学习当中。二是具有自动亮度调节和手动亮度调节功能，既可以通过光敏电阻采集外界环境光线，又可使用按键手动调节台灯亮度。这使得生活更轻松智能的同时，也更有利的节约能源和环保。1.1研究背景和意义随着社会的不断进步和科学技术的迅速发展，传统的台灯只具有照明功能，无法满足现代人在良好环境中学习的愿望。随着人工智能和单片微型计算机的发展，台灯的智能化发展已成为人们生活的迫切需求。传统的台灯调光方法通常采用一个或两个档位调节的方式，很难获得人们感觉舒适的亮度，通常是手动调光和手动开关灯，这对人们来说是不方便的。找到打开台灯的开关，特别是在黑暗中，并不是那么容易。目前，智能台灯在控制功能方面相对简单，台灯亮度的切换由光电阻器或光敏三极管进行采样，由控制器处理数据后进行亮度调节，没有真正深入的研究智能的台灯。所以，给人的印象是台灯功能不便捷且性价比不高，不能满足人们对其的期望，且如果控制方法是单一的，一旦该控制方法失效，则会给用户带来使用上的不便。为了解决现有台灯的不足，将科学技术灌输到人们生活的各个方面，满足人们的日常需求，顺应环保、节能的生活理念。本文提出了一种基于语音控制的智能台灯。1.2发展现状及趋势台灯的发展可分为三代：第一代通常使用白炽灯泡、荧光灯管作为光源，供电通常使用220VAC。此种灯具有许多缺点，一个是灯的工作电压是220VAC，使用中容易出现漏电等危险，另一个是荧光灯存在频闪效应，长时间使用，会对人的眼睛造成较大损伤，且耗电量大。一般来说，此种灯需要手动控制，忘记将其关闭会浪费资源。第二代台灯采用LED作为光源。它具有发光效率高，工作电压高，能耗低，无辐射，寿命长等优点。具有一定的智能化，并且可以在黑暗环境中自动打开灯。第三代台灯具有更高的智能性。它是一款由+5V直流电源供电的人体智能台灯。这一代智能台灯可用于提醒用户纠正错误的坐姿，并防止脊柱畸形和近视。目前，第三代智能台灯具有完美的功能和高智能，但市场上的价格普遍较高，这限制了智能台灯的发展。目前的智能台灯在控制功能方面相对单一，主要是通过光电阻器或光电晶体管对环境照明进行采样以控制台灯的开关机及控制亮度。或者使用热释电红外探测或超声波来检测是否有人正在接近，实现对台灯开关的控制。将语音控制和自动控制与智能台灯相结合的研究相对较少。因此，消费者的感觉是台灯具有单一功能并且太昂贵，并且对用户的感觉不是完全人性化的，并且没有足够的个性。控制功能单一，如果控制功能失效，则给用户带来不便。而在台灯的自动控制中，通常使用光电传感器或热释电红外探测技术，该技术对周围环境非常敏感，容易受到外界环境的影响。例如，家中宠物的存在，可能影响灯的可靠性和稳定性。对于调光方法，一般只选择一个或两个级别的档位，很难提供让人感到舒适的照明，尤其黑暗中实现对台灯的控制相对交难，特别是找到一个开关来打开灯。为了解决现有智能台灯的不足，将科学技术融入人们生活的方方面面，提升人们的日常生活指令，营造环保，环保节能的新生活理念。本文提出了基于语音控制的智能LED台灯及其控制方法。本设计不只限于台灯，也可以运用到其他的传统家用照明或其他遥控家用电器中，从而大大提高了产品的实用性。为了满足人们的各种亮度要求，灯具中使用的调光技术是基于PWM的LED无级调光技术，可以调节LED的亮度。调光技术的应用不仅可以大大提高台灯使用的灵活性和实用性，还可以提高产品的可靠性。台灯状态控制不再是单个机械开关控制，而是具有多传感器控制的电子开关。内置语音传感器，人体红外传感器，亮度传感器和距离传感器可以监控环境的实时变化。多传感器技术的使用可以减少周围环境突然变化对灯具的影响，大大提高灯具的稳定性和可用性，扩展其功能，使其更加实用、更智能和更节能。1.3本文主要研究内容本设计以STC89C52RC为控制核心，制定了语音智能台灯的实现方案，根据确立的方案进行了硬件、软件设计，并完成了实物的制作和调试。智能台灯控制方式主要包括自动模式和手动模式，详细为：1、自动模式（1）采集环境中光线强度，根据实际采集值，进行台灯亮度的自动调节，使环境亮度达到适宜人眼的亮度，实现对人眼的保护。（2）通过语音，实现对台灯的开、关、升高亮度和降低亮度的功能；2、手动模式手动控制台灯的启动、亮度等级设定，可调整台灯亮度到自己感觉舒适的等级。第2章系统方案论证2.1系统总体方案确定以51单片机为主控制芯片，实现语音控制的智能台灯功能，包括语音采集模块、光照强度采集模块、状态指示模块、照明模块和按键模块，主要功能为：语音采集模块：选用LD3320语音识别模块识别口令，转化成数字信号提供给单片机，单片机根据具体指令控制灯的开、关灯和亮度等级，实现亮度的语音控制；具体指令为“打开台灯”（台灯点亮）、“关闭台灯”（台灯关闭）、“升高亮度”（台灯亮度升高）、“降低亮度”（台灯亮度降低）。光照强度采集模块：选用光敏电阻采集外界光线亮度自动调节亮度。状态指示模块：由发光二极管组成，实现系统状态指示功能，包括4个状态指示灯，1个是电源开关指示灯（红色发光二极管）、1个语音模块工作指示灯（黄色发光二级管）、1个手动调节亮度指示灯（绿色）、一个自动亮度调节指示灯（红色发光二级管）。按键模块：系统设计3个按键。1个单片机复位按键：该按键按下时，单片机复位，从main函数开始执行程序；1个自动亮度调节启动按键，当该按键按下时，通过光敏电阻感应外界光线，自动调节台灯亮度；1个手动调节按键：该按键可以手动设置台灯亮度等级，分为5级可调。照明模块：使用PT4115驱动芯片配合以LED灯，实现光照亮度的调节。图2-1系统整体架构图Fig.2-1Overallarchitectureofthesystem2.2模块方案论证2.2.1控制器的选择单片机现在可谓是铺天盖地，种类繁多，各个厂商们也在速度、内存、功能上各有特点，下面对比常用的51单片机、MSP430单片机，已选择适合于本设计的控制器。1.51单片机最早Intel公司推出的单片机系列产品，是最容易上手的单片机。具有丰富的逻辑为操作功能和指令系统，可以称作经典一代。其主要特点为：1）内部RAM区域包含一个双重功能地址区域，使操作更加灵活；2）具有乘法、除法指令，极大提高了编程的灵活性；3）可进行按位操作，包含特殊功能寄存器的位操作和按位的逻辑运算。2.MSP430单片机由德州仪器公司推出的低功耗单片机，其主要特点为：1）采用了精简指令集，寻址方式丰富；2）快速的运算速度，可实现125ns的指令周期；3）超低功耗，芯片的低供电电压、灵活配置的工作时钟保证了其较低的功耗；4）提供不同工作模式。5）具有丰富的中断源，可任意嵌套，使用时灵活方便。51单片机具有易上手、指令丰富的特点，因此本设计选用51单片机作为控制器。2.2.2语音识别方案选择方案一：采用DSP实现使用DSP控制器，配合以动态时间规整算法，实现语音识别功能，可以解决模板匹配中的发声问题。然而，为了实现语音识别功能，需要使用DSP芯片重写或移植一系列算法，硬件上必须首先预处理锁输入的模拟音频信号，并在声学上对其进行建模。该种方式实现较为困难，话费时间可能较长。方案二：使用专用语音芯片选用LD3320非特定人类语音识别芯片。该芯片集成有AD、DA转换器、麦克风接口、语音输出接口等语音识别处理器及外部电路。该芯片不需要闪存和RAM等外部辅助芯片，并且为了节约能源和效率化直接嵌入到现有产品中，实现语音识别、语音控制、人机之间的相互作用。而且，能够任意编辑识别出的关键字的列表，所以可以在寄存器中写入诸如“关灯，请关灯，我要关灯”的控制命令的关键字。综合考虑，采用方案二。2.2.3光照强度采样检测的选择方案方案一：光敏电阻使用光电阻器对光强度进行采样，光敏器件通常用于光测量、光控制和光电转换，将光变化转换成电变化，具有电路控制简单、实现方法简单的特点。方案二：专用集成芯片使用数字光照强度检测芯片，此种芯片价格较高，控制方式较为复杂。综合考虑，采用方案一。2.2.4LED驱动的选择方案LED是具有负温度特性的敏感半导体部件，因此在实际使用时必须使用可控制的驱动器来稳定操作状态。LED不像普通白炽灯直接连接到220V交流电源那样工作，典型的LED需要3至4伏的低压恒流电流驱动。应用在不同场合的LED灯需要配备有不同的驱动器，因此，有必要选择稳定可靠的LED驱动器，以达到必要的亮度要求和工作稳定性，并确保每个LED的亮度和色度。方案一：分离元件搭建从理论上讲，利用FET和运算放大器等独立元件构建LED的恒定电流和电压绝对是最简单的。但是，实际应用中，需要选择合适的驱动方案以保证驱动器的长期可靠运行，使用分离原件搭建的方式，保证驱动器长期可靠运行，实现上具有一定的难度，尤其是驱动效率难以满足设计要求，且运算放大器通常需要双电源工作条件，这增加了电源的设计难度。此外，很难控制独立原件的功耗，由于其自身设计缺陷的原因，导致部分功率转换成热量，造成了能量的消耗，影响了设备的寿命和稳定性。方案二：集成芯片选用PT4115高调光比LED恒流驱动器。PT4115是一款降压型恒流源LED驱动器，具有电感电流导通模式，可用于驱动一个或多个串并联LED。PT4115的可调输出电流可调至1.2A。具有较宽的输入电压范围，LED驱动能力高达几十瓦特，可适用于许多应用。PT4115采用高端电流采样来设置平均LED电流，并内置功率开关，可通过该表DIM引脚PWM脉冲的占空比实现调光。当DIM电压降至0.3伏以下时，电源开关关闭，PT4115进入待机模式，工作电流非常低。为降低设计难度，同时考虑系统的稳定性，本设计选用方案二。2.2.5电源设计方案选择方案一：使用220VAC经整流、滤波、稳压后实现使用外部220VAC电源，配合以降压、整流、滤波和稳压芯片，提供系统所需要的5V电压。方案二：电池供电使用电池供电，具有好携带、独立使用、重量轻的特点。但是电池，使用时间有限，即使可充电电池，也面临反复充电的问题，不能连续性工作，对使用造成诸多不便。为保证使用的连续性，台灯一般使用220VAC供电，台灯内部可设计电路，将220VAC转换成+5V信号，因此选择方案一的实现方法。第3章系统硬件电路设计3.1控制器硬件电路设计3.1.1STC89C52RC介绍考虑到本系统所需要的资源，考虑成本，决定选用51系列中的STC89C52RC单片机作为控制器。。同时又可以实现51单片机不能实现的功能，能够完整的匹配本设计所需要的功能。其主要特点包括：三个16位定时器/计数器，全双工串行口8KB字节Flash，512字节RAM，4KBEEPROM；最高运作频率35Mhz，6T/12T可选支持两种软件选择省电方式32个I/O端口空闲模式下，CPU停止工作，允许定时器/计数器、中断等模块继续工作。图3-1STC89C52RC单片机引脚图Fig.3-1STC89C52RCMCUpindiagram3.1.2STC89C52RC最小系统1）晶振电路晶体振荡器电路是具有一个芯片的微信计算机提供的稳定的振荡频率。晶体振荡器是单芯片工作的起点。单芯片的微电脑基于外部晶体振荡器的节拍执行控制程序，它是单片机的“动力源”。时钟晶振电路如图3-2所示。晶振振动频率为12MHz，同时外接C1、C2两个30pF的电容，启动辅助石英晶振启振的作用。图3-2时钟电路Fig.3-2Circuitofclock2）复位电路MCU的复位引脚是RST引脚，MCU复位可分为两种模式：内部复位模式和外部复位模式。程序控制内部复位模块，外部控制由复位按钮完成。本设计采用上电复位和按键复位两种复位方式，均通过外部复位电路实现，详细硬件电路如图3-3所示。当主板上电后，电源VCC对C3电容充电，初始时，C3两端电压为0V，随着时间的推移，电容两端的压降不断上升，电阻R5两端的压降逐渐降低，当reset引脚电压大于2.4V时，单片机RESET引脚识别为高电平，单片机持续复位，不执行程序。伴随着C3两端充电的继续reset引脚电压逐渐降低，当小于0.4V，单片机识别为低电平，则退出复位，启动正常工作。按键复位实现过程为：当K2按键按下时，reset引脚与VCC相连，单片机识别为高电平，此时处于复位过程；当K2按键抬起时，reset引脚为接地，单片机识别为低电平，为正常工作状态，正常执行程序。图3-3复位电路Fig.3-3Resetcircuit3.2语音识别模块设计3.2.1语音识别模块介绍LD3320是一款语音识别/声控芯片，基于非特定人语音识别技术。提供真正的单芯片语音识别解决方案，LD3320集成了高精度A/D和D/A接口，无需外部辅助闪存和RAM，可实现语音识别、语音控制和人机对话。并且，识别的关键字列表是可动态编辑的。基于LD3320，即使使用简单的系统作为主控制芯片，也能轻松的实现语音识别等功能。此芯片的主要特点有：不是特定的语音识别技术，不需要用户进行录音练习。只需将需要识别的关键字以字符串的形式写入芯片，这样下次识别时就可以立即生效。内置高精度的转换通道，无需再在外部设置AD芯片。具有较高精度的语音识别。此芯片拥有两种用户使用模式，一种是触发识别模式，另一种时循环识别模式。本次设计使用的是触发识别模式，首先对语音识别模块发出一级口令“小杰”，如图3-4所示，主板上对应的指示灯点亮，此时模块进入语音识别过程，用于可以发出二级口令，如图3-5所示，即“打开台灯”（台灯点亮）、“关闭台灯”（台灯关闭）、“升高亮度”（台灯亮度升高）、“降低亮度”（台灯亮度降低）四种指令中的任一指令，如果匹配成功，则执行相应的语音控制动作，即打开台灯、关闭台灯、调光亮度、降低亮度。如此循环操作识别。图3-4一级口令状态图Fig.3-4Level1passwordstatusdiagram图3-5二级口令状态图Fig.3-5Level2passwordstatusdiagram图3-6LD3320模块实物图Fig.3-6LD3320modulephysicalmap3.2.2接口电路设计LD3320识别语音输入，转换成数字信号提供单片机使用，语音输入控制指令包括“打开台灯”（台灯点亮）、“关闭台灯”（台灯关闭）、“升高亮度”（台灯亮度升高）、“降低亮度”（台灯亮度降低）四种，单片机读取该模块转换后的数值，依据指令控制LED执行相应动作。语音识别接口电路如图3-7所示。使用串口模块实现对语音模块的初始化设置、关键词写入，并读取匹配的结果。语音识别模块内部集成控制器，对外提供RXD、TXD串行调试接口，通过该接口可以将修改好的程序下载到模块控制器内部，可以修改的内容为：添加语音识别的关键词和对应的识别码、语音关键词识别结果处理函数等信息。利用该模块提供的GPIO与51单片机相连，当四种指令识别成功后，会将与单片机相连的IO口拉低，以表示匹配成功，具体为：P00引脚由高电平变为低电平：打开台灯指令识别正确；P01引脚由高电平变为低电平：关闭台灯指令识别正确；P02引脚由高电平变为低电平：调高亮度指令识别正确；P03引脚由高电平变为低电平：调低亮度指令识别正确；单片机通过判断P00~P03引脚的状态，控制光照亮度控制电路，实现相应功能，接口电路如图3-7所示。图3-7LD3320模块接口电路Fig.3-7LD3320moduleinterfacecircuit3.3LED驱动电路设计3.3.1PT4115驱动芯片介绍该设计使用PT4115LED驱动芯片来驱动LED，PT4115是一款降压型恒流源LED驱动器，具有电感电流导通模式，可用于驱动一个或多个串并联LED。PT4115的可调输出电流可调至1.2A。具有较宽的输入电压范围，LED驱动能力高达几十瓦特，可适用于许多应用。PT4115采用高端电流采样来设置平均LED电流，并内置功率开关，可通过该表DIM引脚PWM脉冲的占空比实现调光。当DIM电压降至0.3伏以下时，电源开关关闭，PT4115进入待机模式，工作电流非常低。图3-8PT4115引脚图Fig.3-8PT4115pindiagram引脚说明SW ：功率开关的漏端CSN：电路采样端，CSN和VIN之间连接采样电阻GND：信号和功率地ExposedPAD：散热端，贴在PCB板上实现对芯片的降温DIM：开、关控制端，模拟或PWM调光端VIN：电源输入端控制方式LED平均电流设置在VIN和CSN之间连接电阻RS，该电阻决定了LED平均电流，计算公式为：（3.1）上述等式是在DIM引脚悬空或DIM引脚上的电压高于2.5V低于5V的前提下成立的。实际上，RS设置LED的最大输出电流，通过调节DIM端子的PWM控制信号，LED的实际输出电流能降至任意值。PWM孔子实现调光最大平均LED电流由连接在VIN和CSN之间的RS电阻决定。通过向DIM引脚输入可变因子PWM信号，可以调节输出电流以降低亮度。如下式所示;（3-2）如果高电平小于2.5V，则（3-3）关断模式DIM端输入0.3V以下的低电平，则关断电流输出。软启动模式通过将外部电容连接到DIM，电流随着启动后电压的缓慢上升二上升，这样就能实现软起动。一般地，外部电容的软启动时间约为0.8ms/nF。IC过热保护(TSD)这个功能设置在PT4115内，用来保证此芯片能够保持健康的状态运行。如果芯片的温度超过了160摄氏度，芯片因此会受到TSD保护并停止电流输出。当温度降至140摄氏度以下的时候，芯片就会恢复运行。3.3.2LED驱动电路设计LED驱动电路如图3-7所示，单片机IO口与light_control引脚相连，但light_control引脚为低电平时，LED+输出电流基本为零，LED熄灭；当light_control引脚输出一定占空比的PWM信号时，LED+引脚输出一定电流，此时LED等点亮，改变控制信号的占空比，可以实现亮度的调节。占空比越大，亮度越高；反之，亮度越小。图3-9PT4115原理图Fig.3-9PT4115schematic3.4光照采集电路设计3.4.1光敏电阻的选择光敏电阻器是利用具有入射光强度的半导体的光电导率的变化而制成的电阻器，又称之为光电导检测器光射入的强度大时，电阻值会减小，光的入射强度弱时，电阻值会增加。此外，也会有其他类型的光敏电阻，效果正好相反，光的入射强度强时，电阻值会增加，光的入射强度弱势，电阻值会减小。内光电效应是光敏电阻原理的基础。电极引线连接到半导体光敏材料的两端并封装在具有透明窗口的管中以形成光敏电阻。电极导管连接到半导体光敏电阻的顶端，并用带有透明玻璃的管子密封，以形成光电强度；电极通常被梳理以提高灵敏度；用于产生光电强度的材料主要是半导体。硫磺、硒等在一定波长的光下照射时其强度急剧降低的传感器，由于所有的光载体都参与了电导，由于一个额外的能量场的作用而产生的飘逸会穿透其能量。电子化在电力的正角度和空洞负吸收能量，这迅速的降低了对光敏电阻阻值的抵抗力。一般地，通过涂层、喷洒、烧结等方法，形成一种精细的光敏电阻和一种在绝缘基础上梳理的aum电极，将导线取出，并用半透明的透镜密封在一个壳体中，以防范潮汐照射对敏感度产生影响。光敏电阻被广泛用于测量、控制和光电转换。光敏电阻对光的敏感性（即光谱特性）非常接近人眼对可见光的反应。只要眼睛能感觉到光的照射，就会导致其电阻变化。光敏电阻控制电路如图3-12所示。图3-10光敏电阻电路Fig.3-10Photosensitiveresistorcircuit3.4.2AD转换芯片的选择1.芯片介绍本设计选用ADC0832模数转换芯片，实现模拟信号到数字信号的转换。该芯片具有2个通道。通过采集的电压变化时，AD就会输出不同的电压。ADC0832是一个分辨率为256。所以在计算5/256每一个值是多少，然后就在lcd1602上来显示就可以了。我们都知道在智能化仪表中或者是一些工业控制中都是由微型控制计算器或者是处理器来对当前的信息进行处理，处理器读取数据都是都是数字化的。在我们经常用的的时候把模拟信号转换为数字信号进行输出。转换的原理是采取样板、保持电路的模拟量和量话。ADC0832有2个通道。芯片具有体积小、兼容性非常高、价格比较便宜。图3-11ADC0832引脚图Fig.3-11ADC0832pindiagram2.工作时序ADC0832实现模拟电压到数字电压的转换，具有8个引脚，与单片机相连接时，只需要将片选信号CS、时钟信号CLK、模拟通道选择引脚DI、模拟转换结果输出引脚DO与单片机的IO接口相连，即可实现对ADC0832的控制。通信过程中，同一时刻，单片机不会同时控制DI和DO两个引脚，因此为了节约单片机IO资源，可以将DO和DI两个引脚连接到同一个IO口上。当CS为低电平时，ADC0832正常工作；当为高电平时，ADC0832不工作，此时，其余引脚状态对芯片不产生影响。启动转换时，控制CS信号为低电平，直至A/D转换完成，当CS为低时，DI引脚在对一个时钟脉冲之前需要控制为高电平，启动ADC0832芯片工作。然后在第二个、第三个脉冲时，单片机控制DI引脚，选择CHO或者CH1模拟输入通道。通道选择结束后，DI引脚信号无效，单片机可以读取DO引脚状态以获取转换后的数据，第四个脉冲下降沿，转换后的Data7数据位发送到DO数据线上，在CLK上升沿时，单片机可以读取该数据，第五个脉冲下降沿，转换后的Data6数据位发送到DO数据线，在上升沿单片机可以读取该数据。如此循环，知道第11个脉冲读取Data0位，读取完成一个字节的数据。之后，输出相反字节的数据，数据0位先输出，直到数据8位，至此完成了A/D转换后数据的获取。时序图如图4-1所示。图3-12ADC0832的工作时序Fig.3-12OperatingTimingoftheADC0832模拟信号输入通道的选择是通过写SGL/DIF和ODD/SIGN实现的，详细的对应关系是：当SGL/DIF=1，ODD/SIGN=0时，通道0被选中；当SGL/DIF=1，ODD/SIGN=1时，通道1被选中；当SGL/DIF=0，ODD/SIGN=0时，作为差分形式输入，且CH0引脚为正端、CH1为负端；当SGL/DIF=0，ODD/SIGN=1时，作为差分形式输入，且CH0引脚为负端、CH1为正端。表3-1通道地址设置表Tab.3-1Channeladdresssettingtable通道地址通道工作方式说明SGL/DIFODD/SIGNCH0CH100+-差分方式01-+10+单端方式11+电路设计芯片接口说明：1）CS：片选信号。2）CH0：模拟输入通道0。3）CH1：模拟输入通道1。4）GND：地。5）DI：通道控制引脚。6）DO：数据引脚。7）CLK：时钟引脚。8）Vcc/REF：电源/参考电压引脚。图3-13AD0832应用电路图Fig.3-13AD0832applicationcircuitdiagram3.5按键模块设计1.独立键盘独立按键类型使用单个I/O口形成单个按钮电路。每个按钮独占一个I/O口，每个按钮的操作不会影响其他I/O口的状态。在独立按钮的4个引脚中，2个是一组，每组中的两个引脚彼此连接。按下按钮将再次连接两个组，换句话说，连接了四个引脚。图3-14独立按键内部结构图Fig.3-14Independentkeyinternalstructurediagram2.矩阵键盘矩阵键盘也被称为一系列的键盘，有四行的I/O行线和四行的I/O键盘，在每一行的交叉点设置键盘这种结构的键盘结构可以有效地提高I/O在单片机系统中的使用率，但在程序设计上时复杂的。本系统仅适用3个按键，数量不多，因此选用独立按键形式。其中一个复位按键，该按键按下时，单片机复位，从main函数开始执行程序。1个自动亮度调节启动按键，当该按键按下时，通过光敏电阻感应外界光线，自动调节台灯亮度；1个手动调节按键：该按键可以手动设置台灯亮度等级，分为5级可调。电路设计如图3-14所示，正常情况下输入到IO口的为低电平，当按键按下时，输入高电平。图3-15独立按键电路Fig.3-15Independentbuttoncircuit3.4状态指示电路设计如图3-16所示，本系统设计3个状态指示灯，一个用于指示手动控制亮度，当使用按键调节台灯亮度时，该指示灯点亮；一个用于指示根据光敏电阻自动调节亮度；一个用于指示语音控制亮度，当使用语音控制亮度时，该指示灯点亮。硬件电路设计如附录A中所示。图3-16状态指示电路Fig.3-16Statusindicatingcircuit图3-17状态指示灯Fig.3-17Statusindicatorlamp第4章软件设计4.1系统总体软件设计程序设计流程如下图4-1所示，首先进行系统初始化工作，包括ADC0832、语音识别模块等外围电路的初始化、单片机定时器/IO初始化，而后监测自动亮度调节按键是否按下，如果按下则读取光敏电阻数据，自动调节亮度，如果没有按下，判断手动调节按键是否按下，如果按下则调节台灯亮度。而后监测是否有语音控制指令，如果接收到控制指令，则执行对应的控制动作，如打开台灯、关闭台灯、调高亮度和调低亮度。图4-1系统主程序流程图Fig.4-1Systemmainprogramflowchart参数设置：intadc_num;//ADC采集亮度参数ucharld_dc1;//台灯自动控制亮度档次参数ucharld_dc2;//台灯手动控制亮度档次参数intPWM_T;//PWM占空比控制变量intPWM_F;//PWM占空比控制变量ucharSD_YY_num;//手动和语音模式调节亮度参数统计（0-5档）指令设置：sbitYY_SB_KD=P0^0;//语音识别控制管脚（打开台灯）sbitYY_SB_GD=P0^1;//语音识别控制管脚（关闭台灯）sbitYY_SB_SG=P0^2;//语音识别控制管脚（升高台灯亮度）sbitYY_SB_JD=P0^3;//语音识别控制管脚（降低台灯亮度）第5章系统调试基于以上设计思路，进行了实物制作，包括电路板的焊接、软硬件调试等，在焊接和调试中应注意如下事项：1）将基板使用铜柱抬起，避免桌面上铜箔粘附到基板上，避免带有导线的元件与裸铜盘的短路，如图5-1。图5-1铜柱图Fig.5-2Copperbar2）元器件焊接时，需要注意1脚的位置，避免芯片焊反，造成永久损坏。3）使用焊锡应均匀，添加的焊料多少要适中，过多可能导致器件之间短路，过少可能导致信号无法正常连接。