芯耀
2650
一、前言
1.1 項目開發(fā)背景
隨著現(xiàn)代教育和工作模式的不斷變化，尤其是在智能化和數(shù)字化的推動下，青少年和成人的學習環(huán)境與生活方式也發(fā)生了深刻的變化。長時間使用電子產(chǎn)品和久坐的學習或工作方式，導致了許多健康問題，特別是在青少年群體中，近視、脊椎問題、眼疲勞等問題日益嚴重。尤其是孩子們在家中長時間坐在書桌前學習，往往忽視了坐姿的重要性，造成了不良的坐姿習慣。此外，環(huán)境光線的變化對眼睛健康的影響也不容忽視，過暗或過強的光線都可能對視力造成負擔。
目前市場上雖然有許多臺燈產(chǎn)品，但大多數(shù)都只是單一的照明功能，缺乏智能化管理?，F(xiàn)有的智能臺燈大多數(shù)僅能調(diào)節(jié)亮度，或者配備了定時關燈的功能，但對于坐姿的提醒、環(huán)境光線的自動調(diào)節(jié)、學習時長的管理等方面的功能則較為欠缺。而這些正是現(xiàn)代學習環(huán)境中亟需解決的問題。如何在保證照明效果的同時，通過科技手段提供健康管理，已經(jīng)成為家長和教育工作者關心的重點。
針對這一需求，本項目設計了一款基于STM32的智能臺燈，集成了多項功能，包括坐姿監(jiān)測、環(huán)境光照強度自動調(diào)節(jié)、學習時長管理、語音控制和監(jiān)控等。通過超聲波和環(huán)境光傳感器，臺燈能夠實時檢測學生與書桌的距離和環(huán)境光線的變化，從而智能地調(diào)節(jié)臺燈亮度，并在坐姿過近或光線不足時發(fā)出提醒。此外，臺燈還配備了視頻監(jiān)控和藍牙數(shù)據(jù)傳輸功能，家長可以通過手機APP遠程查看孩子的學習狀態(tài)，確保孩子保持健康的學習姿勢。
本項目的目標是通過將智能技術與傳統(tǒng)學習工具結合，創(chuàng)造一個更智能、更健康的學習環(huán)境，幫助青少年養(yǎng)成正確的坐姿習慣，避免長期不良坐姿導致的健康問題。同時，通過學習時長和疲勞提醒等功能，促使學生合理安排學習時間，避免長時間用眼造成的視力損傷。隨著智能硬件和移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，用戶的需求不僅僅局限于傳統(tǒng)的功能性產(chǎn)品，更傾向于智能化、個性化、便捷化的使用體驗，這也促使我們在本項目中采用了語音控制、APP管理等前沿技術，進一步提升了臺燈的智能化水平。
通過本項目的實現(xiàn)，我們希望能夠為廣大青少年提供一個智能健康的學習工具，幫助他們在健康的環(huán)境中進行高效學習，同時為家長提供更多的便捷管理手段。
1.2 設計實現(xiàn)的功能
（1）坐姿距離測量與提醒
通過超聲波測距模塊實時監(jiān)測學生與書桌的距離。當距離低于設定值（如30厘米）時，臺燈會通過蜂鳴器發(fā)出提醒音，提醒學生保持合理的坐姿，避免近距離用眼帶來的視力損傷。
（2）環(huán)境光強度檢測
集成BH1750光強傳感器，實時監(jiān)測環(huán)境中的光照強度。當光線不足時，臺燈自動增加亮度，確保學生在合適的光照環(huán)境下學習；如果光線過強，臺燈則會自動關閉，避免浪費電能并確保舒適的學習環(huán)境。
（3）臺燈亮度調(diào)整
通過PWM控制技術，支持精確調(diào)節(jié)臺燈的亮度，既可以手動通過手機APP調(diào)整，也可以通過自動模式根據(jù)環(huán)境光強度自動調(diào)節(jié)。用戶可根據(jù)學習需求選擇合適的亮度檔位。
（4）學習時長記錄與疲勞提醒
臺燈會記錄其開燈的時間，即學習時長。當學習時長超過設定的閾值時，臺燈通過語音播報模塊提醒學生進行適當休息，避免長時間用眼造成的視力疲勞。學習時長和提醒閾值可通過APP進行設置和修改。
（5）語音控制功能
集成海凌科V20語音識別模塊，用戶可以通過語音控制臺燈的開關和亮度調(diào)節(jié)。支持如“開燈”、“關燈”、“亮度一檔”等指令，提高操作便捷性，尤其在學習過程中無需手動操作即可完成調(diào)節(jié)。
（6）自動與手動模式切換
提供自動模式和手動模式兩種選擇：
??自動模式：根據(jù)超聲波測距模塊檢測到的距離和光照強度自動調(diào)節(jié)臺燈亮度。如果距離過近（低于30厘米），語音播報提醒“距離過近，請注意坐姿”；如果環(huán)境光線較暗，自動開啟臺燈；光線較強時自動關閉臺燈，并播報“光線較強，已關燈”。
??手動模式：用戶可以通過手機APP手動調(diào)節(jié)臺燈的亮度，無需自動控制。
（7）視頻監(jiān)控功能
臺燈內(nèi)置ESP32+OV2640模塊，支持實時視頻監(jiān)控功能。父母可以通過手機APP查看書房中的實時視頻，遠程監(jiān)督孩子的學習狀態(tài)，確保孩子在合適的坐姿下專心學習，并且不受環(huán)境干擾。
（8）藍牙數(shù)據(jù)傳輸
采用HC-05藍牙模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，臺燈采集的相關數(shù)據(jù)（如環(huán)境光強、坐姿距離、學習時長、亮度狀態(tài)等）通過藍牙實時傳輸?shù)绞謾CAPP，方便家長隨時查看和管理孩子的學習狀態(tài)。
（9）OLED顯示屏信息顯示
集成0.96寸SPI接口OLED顯示屏，實時顯示臺燈工作狀態(tài)，包括環(huán)境光強度、坐姿距離、學習時長、當前亮度等信息，便于用戶隨時查看并進行調(diào)整。
（10）智能模式切換與自定義設置
用戶可以通過手機APP進行智能模式切換及自定義設置，包括學習時長閾值、自動模式下的坐姿距離警報設置、亮度自動調(diào)節(jié)的光照強度閾值等。APP界面友好，用戶可以方便地進行各種個性化配置。
1.3 項目硬件模塊組成
（1）主控芯片 STM32F103RCT6
主控芯片負責整個系統(tǒng)的控制與數(shù)據(jù)處理。STM32F103RCT6具有強大的計算能力，支持多種外設接口，能夠實現(xiàn)超聲波測距、環(huán)境光強度檢測、PWM調(diào)光、藍牙通訊等多種功能。它是本項目的核心部件，負責協(xié)調(diào)各個模塊的工作。
（2）環(huán)境光強度傳感器 BH1750
該傳感器用于檢測環(huán)境中的光照強度。BH1750是一款數(shù)字輸出的光傳感器，能夠高精度地測量周圍環(huán)境的光強。根據(jù)測得的光強，主控芯片將自動調(diào)節(jié)臺燈的亮度或決定是否開啟臺燈。
（3）超聲波測距模塊
該模塊用于檢測學生與書桌的距離，以判斷其坐姿是否正確。通過超聲波發(fā)射和接收原理，模塊能夠準確測量到距離，并將結果傳輸給主控芯片。如果距離過近，主控芯片會觸發(fā)蜂鳴器提醒學生保持適當?shù)淖恕?/p>
（4）OLED顯示屏（0.96寸SPI接口）
該顯示屏用于實時展示臺燈的工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)，包括環(huán)境光強度、測量的坐姿距離、學習時長和當前亮度等信息。OLED顯示屏采用SPI接口，能夠快速響應數(shù)據(jù)更新，提供清晰直觀的反饋。
（5）藍牙模塊 HC-05
HC-05藍牙模塊實現(xiàn)臺燈與手機APP之間的無線數(shù)據(jù)傳輸。它負責將臺燈的各項實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞謾CAPP，同時也接收來自APP的控制指令，如調(diào)節(jié)亮度、切換模式等。該模塊支持與Android手機的藍牙配對與通信。
（6）臺燈LED光源與PWM調(diào)光控制
臺燈采用白色LED燈泡，通過PWM（脈寬調(diào)制）技術調(diào)節(jié)亮度。PWM調(diào)光能夠精確控制臺燈的亮度，根據(jù)環(huán)境光強度或用戶設定的需求自動調(diào)整燈光亮度，以確保最佳學習環(huán)境。
（7）語音識別模塊 海凌科V20
該語音識別模塊能夠識別用戶的語音指令，例如“開燈”、“關燈”、“調(diào)亮度”等。它接收并處理語音輸入，通過無線傳輸將指令傳遞給主控芯片，實現(xiàn)語音控制臺燈的開關和亮度調(diào)節(jié)。
（8）語音播報模塊 SYN6288
該模塊負責根據(jù)臺燈的工作狀態(tài)通過語音提示用戶。例如，在自動模式下，臺燈會在環(huán)境光線較暗時播放“光線較暗 已開燈”，在學習時長超過設定值時播放“休息一下”提醒等。語音播報模塊通過串口與主控芯片連接，提供清晰的語音反饋。
（9）視頻監(jiān)控模塊 ESP32 + OV2640
該模塊用于實時視頻監(jiān)控功能，結合ESP32和OV2640攝像頭模塊，可以捕捉書房內(nèi)的實時畫面，并通過Wi-Fi將視頻流傳輸?shù)绞謾CAPP。家長可以通過APP隨時查看孩子的學習情況，確保孩子保持正確的坐姿和專注度。
（10）穩(wěn)壓電源 12V 2A
臺燈系統(tǒng)使用12V 2A穩(wěn)壓電源為所有硬件模塊供電。穩(wěn)壓電源能夠提供穩(wěn)定的電壓和電流，確保系統(tǒng)正常運行，避免因電壓波動而導致設備故障或性能下降。
1.4 設計思路
本項目的設計思路是通過將智能硬件與現(xiàn)代技術相結合，創(chuàng)建一個既能提升學習效率又能保障用戶健康的智能臺燈。設計的核心目標是通過多個傳感器、語音控制、自動調(diào)節(jié)以及遠程監(jiān)控等功能，幫助學生改善坐姿，優(yōu)化學習環(huán)境，從而降低眼疲勞和視力損傷的風險。
整個系統(tǒng)基于STM32F103RCT6微控制器來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理和控制任務。STM32F103RCT6作為主控芯片，具有足夠的運算能力和多個外設接口，能夠同時處理多項功能的實現(xiàn)。所有模塊的數(shù)據(jù)輸入都由主控芯片進行實時處理，確保系統(tǒng)的高效運行。
在環(huán)境感知方面，系統(tǒng)采用了多個傳感器來監(jiān)測學生的學習環(huán)境。超聲波測距模塊實時檢測學生與書桌的距離，以判斷坐姿的合理性。如果學生的坐姿過近，系統(tǒng)會通過蜂鳴器發(fā)出提醒，提示學生保持合適的距離。此外，BH1750光照強度傳感器能夠監(jiān)測環(huán)境光線的強度，臺燈可以根據(jù)實時的光照情況自動調(diào)節(jié)亮度，確保學生在適宜的光照下學習，避免因光線過強或過弱造成的眼部不適。
為了增強用戶體驗，系統(tǒng)還引入了語音控制與語音播報功能。通過語音識別模塊，用戶可以通過語音指令直接控制臺燈的開關、亮度調(diào)整等操作。這一設計提供更為便捷的操作方式，尤其是在學生專注學習時無需打斷，減少手動操作的干擾。同時，語音播報模塊能夠在關鍵時刻提供語音提示，如“光線較暗 已開燈”或“學習時長過長，請休息一下”，幫助學生及時調(diào)整學習狀態(tài)，防止過度疲勞。
為了進一步提升智能化體驗，系統(tǒng)采用了視頻監(jiān)控模塊（ESP32+OV2640），通過Wi-Fi將書房中的實時畫面?zhèn)鬏數(shù)礁改傅氖謾CAPP，方便家長隨時觀察孩子的學習狀態(tài)。這不僅增強了家長的安心感，還確保了孩子能在沒有過多干擾的環(huán)境中專注學習。
臺燈的亮度調(diào)節(jié)采用PWM控制技術，可以實現(xiàn)細膩的亮度調(diào)整。通過手機APP，用戶可以根據(jù)需要調(diào)整臺燈的亮度或選擇自動模式，讓臺燈根據(jù)環(huán)境光的變化自動調(diào)節(jié)亮度，保證學習環(huán)境的舒適性與健康性。
在整體設計上，系統(tǒng)注重各個模塊的協(xié)同工作。通過藍牙模塊HC-05與手機APP的無線連接，臺燈可以實時將采集的數(shù)據(jù)上傳至APP，用戶可以通過手機查看臺燈的運行狀態(tài)，調(diào)整設置或監(jiān)控孩子的學習過程。所有數(shù)據(jù)與控制指令都通過藍牙傳輸，實現(xiàn)了無線便捷的操作方式。
在硬件選擇上，系統(tǒng)采用了穩(wěn)定可靠的組件，確保在長期使用中不易發(fā)生故障。OLED顯示屏提供直觀的顯示，用戶可以隨時查看臺燈的工作狀態(tài)，如環(huán)境光強度、坐姿距離、學習時長等重要信息。穩(wěn)壓電源為整個系統(tǒng)提供了穩(wěn)定的電力保障，確保每個模塊的正常運行。
通過以上設計思路，目標是創(chuàng)造一個智能、高效、健康的學習環(huán)境。臺燈不僅僅是一個普通的照明設備，而是一個集成了坐姿提醒、環(huán)境適配、學習時長管理等多功能的智能產(chǎn)品。通過這些智能化的設計，系統(tǒng)能夠有效地提升學生的學習效率，同時保護學生的視力健康和身體姿態(tài)。
1.5 系統(tǒng)功能總結
| 功能模塊 | 功能描述 | 實現(xiàn)方式 |
| 坐姿距離測量與提醒 | 通過超聲波測距模塊檢測學生與書桌的距離，提醒學生保持合適坐姿。當距離過近時，蜂鳴器發(fā)出提醒音。 | 超聲波測距模塊 + 蜂鳴器 |
| 環(huán)境光強度檢測 | 使用BH1750傳感器檢測環(huán)境光強度，自動調(diào)節(jié)臺燈亮度，確保最佳光照條件。光線過暗時開啟臺燈，光線過強時關閉臺燈。 | BH1750傳感器 + 主控芯片 + PWM調(diào)光控制 |
| 臺燈亮度調(diào)整 | 支持手動或自動調(diào)節(jié)臺燈亮度，自動模式下根據(jù)環(huán)境光強度調(diào)節(jié)亮度，手動模式下用戶通過APP進行控制。 | PWM調(diào)光控制 + 主控芯片 + 手機APP控制 |
| 學習時長記錄與疲勞提醒 | 記錄臺燈開燈的時長，當學習時長超過設定閾值時，語音播報提醒學生休息。學習時長和閾值可通過APP設置。 | 主控芯片 + 語音播報模塊 + APP設置 |
| 語音控制功能 | 通過語音識別模塊，用戶可通過語音控制臺燈開關及亮度調(diào)節(jié)等功能。支持指令如“開燈”、“關燈”、“調(diào)亮度”等。 | 海凌科V20語音識別模塊 + 主控芯片 |
| 自動與手動模式切換 | 支持自動模式和手動模式切換。自動模式下，臺燈根據(jù)環(huán)境光照強度和坐姿距離自動調(diào)整亮度和提示。手動模式下，通過APP手動調(diào)節(jié)亮度。 | 主控芯片 + 環(huán)境光傳感器 + 超聲波測距模塊 + APP控制 |
| 視頻監(jiān)控功能 | 內(nèi)置攝像頭模塊（ESP32+OV2640），實時監(jiān)控學習環(huán)境，家長通過APP遠程查看孩子學習狀態(tài)。 | ESP32 + OV2640攝像頭 + Wi-Fi傳輸 + 手機APP |
| 藍牙數(shù)據(jù)傳輸 | 使用HC-05藍牙模塊將臺燈的實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞謾CAPP，便于家長查看和控制臺燈狀態(tài)。 | HC-05藍牙模塊 + 主控芯片 + 手機APP |
| OLED顯示屏 | OLED顯示屏實時顯示環(huán)境光強、坐姿距離、學習時長和臺燈亮度等信息，方便用戶查看當前狀態(tài)。 | 0.96寸OLED顯示屏 + 主控芯片 |
| 智能模式切換與自定義設置 | 用戶可通過手機APP進行智能模式的切換及自定義設置，如學習時長閾值、自動模式的坐姿距離和光照閾值等。 | 手機APP + 主控芯片 |
1.6 開發(fā)環(huán)境介紹
【1】設備端開發(fā)
本項目的設備端開發(fā)采用的是Keil uVision 5（Keil5）集成開發(fā)環(huán)境（IDE）。Keil5是一個廣泛使用的開發(fā)工具，專為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)設計，支持多種處理器架構，包括STM32系列微控制器。它提供了一個直觀的界面，幫助開發(fā)人員進行代碼編寫、調(diào)試和編譯，并且具有強大的調(diào)試工具，能夠方便地進行單步調(diào)試和變量監(jiān)控，非常適合嵌入式軟件的開發(fā)。
編程語言方面，本項目采用了C語言。C語言是一種高效、靈活的編程語言，廣泛應用于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，尤其是在對性能要求較高、需要直接操作硬件的場景下。由于C語言可以直接操作寄存器，程序員能夠更細粒度地控制硬件的行為，從而提高系統(tǒng)的效率和響應速度。
為了提高代碼執(zhí)行效率并節(jié)省資源，本項目決定不使用STM32的標準庫（Standard Peripheral Library，SPL）和硬件抽象層（HAL）庫接口。雖然這些庫提供了便捷的API接口，但它們會增加代碼的大小和運行時開銷。因此，我們選擇直接通過位運算來操作STM32的寄存器，以實現(xiàn)更高效的硬件控制。位運算可以讓程序員更精確地控制每個硬件模塊的配置和狀態(tài)，減少系統(tǒng)的資源消耗，并且增強了代碼的可移植性和可維護性。
程序的下載采用了ISP（In-System Programming）串口下載方式。ISP下載是一種通過串口接口將程序直接寫入微控制器的方式，不需要額外的編程器或調(diào)試器。使用ISP下載可以簡化硬件設計，降低開發(fā)成本，并且提供了靈活的開發(fā)和測試環(huán)境。通過串口與開發(fā)板連接，程序可以實時下載到STM32芯片中進行調(diào)試和測試，這使得開發(fā)過程更加高效和便捷。
整個開發(fā)環(huán)境注重效率、簡潔和靈活性，采用了最直接的方式與硬件交互，保證了系統(tǒng)在嵌入式應用中的高效性和穩(wěn)定性。
【2】APP端開發(fā)
本項目的上位機應用程序開發(fā)使用的是Qt框架，版本為5.12.6。Qt是一個跨平臺的應用程序開發(fā)框架，廣泛應用于GUI（圖形用戶界面）和嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。Qt具有強大的圖形界面支持和豐富的庫，可以幫助開發(fā)者快速構建現(xiàn)代化、響應式的用戶界面，同時支持多種平臺，如Windows、Linux、macOS及移動設備平臺（Android、iOS）等。
本項目選擇的Qt版本是5.12.6，這個版本在穩(wěn)定性、性能和功能性上都有很好的平衡。Qt 5.12系列是LTS（長期支持）版本，意味著它在未來幾年內(nèi)會獲得持續(xù)的更新和維護，因此使用這個版本能夠保證開發(fā)環(huán)境的穩(wěn)定性和長期可維護性。
在編程語言方面，使用C++進行上位機程序的開發(fā)。C++是一種強大的編程語言，具備面向對象的特性，能夠高效地處理系統(tǒng)級任務。C++在Qt框架中的使用非常廣泛，它不僅能夠創(chuàng)建高效的應用程序，還能充分利用Qt的信號與槽機制，方便地實現(xiàn)應用程序內(nèi)部模塊間的通信。C++語言的高效性和靈活性使得開發(fā)者能夠輕松處理大量的傳感器數(shù)據(jù)、控制臺燈狀態(tài)以及實現(xiàn)與硬件設備的通信。
上位機程序在Windows 10操作系統(tǒng)下進行開發(fā)。Windows 10為Qt開發(fā)提供了強大的開發(fā)支持，兼容Qt的所有功能，且擁有完善的調(diào)試工具和庫支持。開發(fā)者可以在Windows環(huán)境下使用Qt Creator集成開發(fā)環(huán)境（IDE）進行程序編寫、調(diào)試和編譯，享受更快速的開發(fā)和測試流程。Windows 10的穩(wěn)定性和廣泛應用確保了開發(fā)過程中能夠進行高效的測試和調(diào)試。
值得一提的是，本項目的上位機應用不僅支持Windows版本，還支持Android版本的編譯和部署。Qt框架的跨平臺能力使得同一套代碼可以在不同平臺上編譯和運行。開發(fā)者可以將Windows版本的應用程序輕松遷移到Android平臺，保證了更廣泛的用戶覆蓋。Android版本的應用能夠通過藍牙與STM32設備端進行無線通信，查看實時數(shù)據(jù)并控制設備，因此提供了良好的用戶體驗。
綜上所述，整個上位機開發(fā)環(huán)境通過Qt框架的跨平臺特性和C++語言的高效性，確保了開發(fā)過程的高效性和應用程序的靈活性。無論是Windows平臺還是Android平臺，開發(fā)者都能夠使用相同的代碼進行開發(fā)和部署，大大提升了開發(fā)效率和后期的維護工作。
1.6 模塊的技術詳情介紹
【1】HC05-藍牙模塊
HC-05是一款常用的藍牙模塊，廣泛應用于嵌入式系統(tǒng)中，特別是在STM32、Arduino等微控制器的無線通信應用中。它支持串口通信（UART），可以方便地與各種微控制器進行連接，從而實現(xiàn)藍牙無線數(shù)據(jù)傳輸。HC-05模塊支持經(jīng)典藍牙（Bluetooth 2.0）協(xié)議，能夠在短距離內(nèi)進行數(shù)據(jù)交換，適用于低功耗、低帶寬的數(shù)據(jù)傳輸需求。
HC-05模塊本身包含了藍牙無線通信的核心硬件和協(xié)議棧，它的工作原理是通過無線電波進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。模塊內(nèi)部集成了藍牙通信協(xié)議，可以使設備通過藍牙與其他設備（如手機、電腦、其他藍牙模塊等）進行配對和數(shù)據(jù)交換。與藍牙設備配對后，HC-05模塊就能夠通過串口接口（UART）接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)設備間的無線通信。
在硬件接口方面，HC-05模塊通常提供多個引腳，最常用的包括VCC、GND、TXD（發(fā)送數(shù)據(jù)）、RXD（接收數(shù)據(jù)）、STATE（連接狀態(tài)指示）等。TXD和RXD是通過串口進行數(shù)據(jù)通信的關鍵引腳，可以直接與STM32、Arduino等開發(fā)板的串口接口連接。VCC和GND則是電源引腳，需要為模塊提供3.3V或5V的電源（具體電壓依賴于模塊的型號）。
HC-05模塊支持兩種工作模式：主模式（Master）和 從模式（Slave）。在主模式下，HC-05可以主動發(fā)起藍牙連接并連接到其他設備；在從模式下，HC-05等待其他設備的連接請求，并且只能接收來自主設備的連接。通常，在實際應用中，HC-05模塊常常工作在從模式，即等待手機或其他設備進行配對和通信。
對于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)，HC-05模塊的應用非常簡單，特別是在需要實現(xiàn)短距離無線通信時，它能通過串口與微控制器實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時傳輸。開發(fā)者可以通過AT命令配置HC-05模塊的工作模式、波特率、設備名稱等參數(shù)，使得模塊更加靈活地適應不同的應用場景。
通過使用HC-05藍牙模塊，設備端與上位機（如手機、電腦）之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)玫搅撕喕?。上位機APP可以通過藍牙與設備進行通信，實時接收傳感器數(shù)據(jù)或發(fā)送控制指令，無需物理連接線纜。藍牙的低功耗特性也使得該模塊適用于電池供電的移動設備或長時間運行的嵌入式應用。HC-05藍牙模塊是一款功能強大且易于使用的無線通信模塊，它通過串口通信為微控制器和智能設備之間提供了無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰Γ菍崿F(xiàn)短距離無線通信的理想選擇。
【2】ESP32-CAM
ESP32-CAM 是一款基于 ESP32 芯片的開發(fā)板，集成了攝像頭模塊（OV2640）和多個強大功能，廣泛應用于圖像采集、視頻監(jiān)控、物聯(lián)網(wǎng)設備等領域。它結合了 ESP32 的強大處理能力和無線通信能力，能夠實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的采集、處理和遠程傳輸，適用于各種智能應用，如智能監(jiān)控、遠程傳感器、圖像識別等場景。
ESP32-CAM 板載的核心處理器是 ESP32 微控制器，這是一款雙核處理器，具有 Wi-Fi 和藍牙的無線通信功能。ESP32 的雙核架構和高性能使得它能夠同時處理多個任務，例如圖像采集、視頻傳輸和數(shù)據(jù)處理，且支持多線程操作。此外，ESP32 還具有豐富的外設接口和強大的計算能力，能夠有效支持圖像處理、傳感器采集和控制指令的執(zhí)行。
該模塊配備了 OV2640 攝像頭傳感器，能夠拍攝 2MP 的圖像，支持高質(zhì)量的圖像采集。OV2640 攝像頭的分辨率和圖像質(zhì)量對于大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控應用來說已經(jīng)足夠，能夠提供清晰的圖像以供分析和傳輸。通過 ESP32-CAM，用戶可以實現(xiàn)實時圖像捕捉，并將其通過 Wi-Fi 無線傳輸?shù)皆贫嘶蚴謾C等設備，適用于遠程監(jiān)控、圖像存儲以及圖像處理任務。
ESP32-CAM 模塊內(nèi)置了多個輸入/輸出引腳，包括 GPIO、ADC、PWM 等接口，可以與外部傳感器和設備進行連接。通過這些引腳，ESP32-CAM 能夠接入更多傳感器或其他外設，從而擴展其功能。在實際應用中，開發(fā)者可以根據(jù)需要連接外部麥克風、傳感器或其他模塊，增強系統(tǒng)的多功能性。
ESP32-CAM 的無線通信能力是其一大優(yōu)勢。它支持 Wi-Fi 連接，可以通過無線網(wǎng)絡將采集的圖像數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)竭h程設備或云端平臺。此外，ESP32 還支持藍牙功能，能夠與藍牙設備進行連接或作為主設備進行通信。Wi-Fi 和藍牙的雙重支持使得 ESP32-CAM 模塊在各種物聯(lián)網(wǎng)應用中都非常適用，特別是在智能家居、遠程監(jiān)控和傳感器網(wǎng)絡中。
在開發(fā)方面，ESP32-CAM 模塊支持通過 Arduino IDE 和 ESP-IDF（Espressif 提供的官方開發(fā)框架）進行編程和開發(fā)。開發(fā)者可以使用這些開發(fā)工具方便地編寫、調(diào)試和上傳代碼，快速實現(xiàn)圖像采集和處理的功能。同時，ESP32-CAM 也支持通過串口調(diào)試，幫助開發(fā)者進行實時調(diào)試和問題排查。
ESP32-CAM 模塊以其高性價比、強大的處理能力和無線通信能力，成為許多物聯(lián)網(wǎng)應用的首選平臺。無論是圖像采集、遠程監(jiān)控，還是數(shù)據(jù)傳輸和處理，ESP32-CAM 都能夠提供可靠的解決方案，適用于智能家居、安防監(jiān)控、機器人視覺等各種應用。
【3】海凌科V20模塊
海凌科 V20 語音識別模塊是一款高性能的語音識別模塊，專為嵌入式系統(tǒng)設計，廣泛應用于智能家居、語音控制、物聯(lián)網(wǎng)設備等領域。該模塊通過語音識別技術使得設備能夠響應特定的語音命令，實現(xiàn)人與機器之間的自然互動。V20模塊具備高效、準確的語音識別能力，能夠在不同噪聲環(huán)境下實現(xiàn)穩(wěn)定的識別效果，非常適合用于嵌入式語音控制系統(tǒng)。
V20模塊采用了先進的語音識別技術，并內(nèi)置了語音識別庫，可以處理常見的語音命令識別任務。該模塊支持用戶自定義命令集和離線語音識別，這意味著它可以不依賴于云服務進行語音指令的解析，大大提高了響應速度并減少了網(wǎng)絡延遲。通過預先配置好的指令庫，V20可以快速準確地識別和執(zhí)行命令，適用于各種智能設備的控制應用。
V20模塊具有較強的噪聲抑制能力，能夠在一定程度上消除環(huán)境噪音對語音識別的影響。即使在嘈雜的環(huán)境中，V20仍然能夠較為準確地捕捉語音指令并進行識別。這一特點使得V20非常適合用于現(xiàn)實環(huán)境中的語音控制，能夠保證在家居、辦公室等復雜環(huán)境中的良好性能。
該模塊的使用非常簡單，通過串口（UART）與主控芯片（如STM32、Arduino等）進行連接。V20模塊通過串口接收語音指令并將識別結果傳遞給主控芯片，主控芯片根據(jù)識別結果執(zhí)行相應的操作。V20模塊支持多種接口，包括硬件串口、GPIO口等，方便開發(fā)者根據(jù)實際應用需求進行靈活連接。
V20模塊不僅支持語音指令的識別，還能夠進行語音反饋功能。結合語音播報模塊，V20可以實現(xiàn)語音反饋，增強用戶與設備的交互體驗。比如，當用戶發(fā)出某個命令時，V20可以通過語音播報模塊返回操作的結果或狀態(tài)，進一步提升設備的智能化水平。
在開發(fā)上，海凌科V20語音識別模塊有著較為簡單的接口和靈活的配置選項，開發(fā)者可以根據(jù)需要進行命令的設置、識別模式的選擇以及系統(tǒng)的調(diào)優(yōu)。其開發(fā)支持豐富的文檔和工具，幫助開發(fā)者快速實現(xiàn)語音識別功能并進行二次開發(fā)。
海凌科V20語音識別模塊是一款高性能、易于集成的語音識別解決方案，它不僅支持語音命令的離線識別，還具備出色的噪聲抑制能力，適用于各種語音控制應用。憑借其強大的功能和簡單的使用接口，V20模塊為嵌入式系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)設備提供了便捷的語音交互功能，使得設備能夠更加智能化并與用戶進行更自然的互動。
二、硬件選型(搭建模型參考)
如果大家想自己搭建模型，完成這個項目的功能測試。
那么可以看參考下面的部分硬件模塊選型。
1.?STM32F103RCT6 主控芯片
? 作為項目的核心控制單元，負責處理所有輸入、輸出信號，并控制其他硬件模塊的協(xié)同工作。
2.?BH1750 環(huán)境光強度傳感器
? 用于檢測環(huán)境的光照強度，獲取周圍環(huán)境的光線信息，以調(diào)整臺燈亮度并提供反饋。
3.?超聲波測距模塊
? 用于檢測人體距離書桌的距離，幫助判斷坐姿是否正確，提醒用戶保持合適的坐姿距離。
4.?0.96寸 SPI接口 OLED顯示屏
? 用于實時顯示臺燈的工作狀態(tài)，包括光照強度、測量距離、學習時長和燈光亮度等信息。
5.?HC-05 藍牙模塊
? 負責與手機APP進行數(shù)據(jù)傳輸，通過藍牙實現(xiàn)設備與手機之間的無線通信，傳輸環(huán)境數(shù)據(jù)、學習時長等信息。
6.?12V 2A 穩(wěn)壓電源
? 為整個系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源，確保各個硬件模塊能夠正常工作。
7.?白色 LED 燈泡（PWM控制）
? 作為臺燈的光源，通過PWM控制亮度，支持根據(jù)環(huán)境光和用戶設置自動調(diào)整亮度。
8.?QT設計的Android手機APP
? 用于與硬件設備進行交互，支持設置學習時長、調(diào)整臺燈亮度、切換模式、查看攝像頭視頻等功能。
9.?ESP32+OV2640 監(jiān)控攝像頭模塊
? 用于捕捉實時圖像，監(jiān)控學生的學習情況，實時傳輸視頻到手機APP。
10.?海凌科 V20 語音識別模塊
? 用于實現(xiàn)語音控制功能，用戶可以通過語音指令控制臺燈的開關和亮度調(diào)節(jié)。
1.?SYN6288 語音播報模塊
? 用于實現(xiàn)語音反饋，當臺燈的狀態(tài)發(fā)生變化時，提供語音提醒，增強用戶體驗。
三、STM32代碼設計
當前項目使用的相關軟件工具，模塊源碼以及基礎學習的視頻教程可以去網(wǎng)盤里下載：https://ccnr8sukk85n.feishu.cn/wiki/QjY8weDYHibqRYkFP2qcA9aGnvb?from=from_copylink
【1】代碼框架
下面是完整的?main.c?代碼框架示例，需要先封裝好其他子模塊代碼（如超聲波測距、環(huán)境光檢測、OLED顯示、語音控制、藍牙通訊等）已經(jīng)寫好并且封裝為相應的庫函數(shù)。
#include?"stm32f10x.h"
#include?"gpio.h"
#include?"usart.h"
#include?"tim.h"
#include?"lcd.h"????//?OLED顯示
#include?"ultrasonic.h"??//?超聲波測距
#include?"bh1750.h"??????//?環(huán)境光強度傳感器
#include?"bluetooth.h"???//?藍牙通信
#include?"voice.h"???????//?語音識別模塊
#include?"pwm.h"?????????//?PWM控制LED亮度
//?定義常量
#define?MAX_STUDY_TIME?3600??//?最大學習時間閾值?(秒)，可以根據(jù)實際需求調(diào)整
#define?DISTANCE_THRESHOLD?30??//?最小距離閾值（單位：cm）
//?全局變量
volatile?uint32_t?study_time?=?0;??//?學習時長（單位：秒）
volatile?uint32_t?light_intensity?=?0;??//?環(huán)境光強度（單位：lx）
volatile?uint32_t?distance?=?0;??//?坐姿距離（單位：cm）
volatile?uint8_t?lamp_brightness?=?0;??//?臺燈亮度（0-100）
//?系統(tǒng)初始化
void?System_Init(void)?{
????//?初始化時鐘
????SystemClock_Config();
????
????//?初始化GPIO（如：LED、蜂鳴器等）
????GPIO_Init();
????
????//?初始化串口通信
????USART_Init();
????
????//?初始化定時器
????TIM_Init();
????
????//?初始化超聲波測距模塊
????Ultrasonic_Init();
????
????//?初始化環(huán)境光強度傳感器
????BH1750_Init();
????
????//?初始化藍牙模塊
????Bluetooth_Init();
????
????//?初始化PWM控制LED亮度
????PWM_Init();
????
????//?初始化OLED顯示屏
????OLED_Init();
????
????//?初始化語音模塊
????Voice_Init();
}
//?更新臺燈狀態(tài)
void?Update_Lamp_Status(void)?{
????//?獲取當前環(huán)境光強度
????light_intensity?=?BH1750_Read_Light_Intensity();
????
????//?獲取當前坐姿距離
????distance?=?Ultrasonic_Read_Distance();
????
????//?獲取當前學習時長
????study_time?=?TIM_Get_Elapsed_Time();??//?假設定時器提供了已經(jīng)消耗的時間
????
????//?處理學習時長提醒
????if?(study_time?>=?MAX_STUDY_TIME)?{
????????Voice_Play_Message("學習時間過長，請休息一下！");
????}
????//?檢查坐姿距離
????if?(distance?<?DISTANCE_THRESHOLD)?{
????????Voice_Play_Message("距離過近，請注意坐姿！");
????}
????//?根據(jù)光照強度調(diào)整臺燈亮度
????if?(light_intensity?<?100)?{
????????lamp_brightness?=?100;??//?環(huán)境光較暗，開燈并調(diào)高亮度
????????PWM_Set_Light_Brightness(lamp_brightness);
????????Voice_Play_Message("光線較暗，已開燈");
????}?else?if?(light_intensity?>?200)?{
????????lamp_brightness?=?0;??//?環(huán)境光較強，關閉燈
????????PWM_Set_Light_Brightness(lamp_brightness);
????????Voice_Play_Message("光線較強，已關燈");
????}?else?{
????????lamp_brightness?=?50;??//?環(huán)境光適中，設置為中等亮度
????????PWM_Set_Light_Brightness(lamp_brightness);
????}
????//?更新OLED顯示屏
????OLED_Display_Status(distance,?light_intensity,?study_time,?lamp_brightness);
}
//?主循環(huán)
int?main(void)?{
????//?系統(tǒng)初始化
????System_Init();
????//?進入主循環(huán)
????while?(1)?{
????????//?定期更新臺燈狀態(tài)
????????Update_Lamp_Status();
????????
????????//?檢查藍牙通信
????????Bluetooth_Check_Connection();
????????
????????//?處理語音識別指令
????????Voice_Check_Command();
????????
????????//?如果需要，定期清除學習時長和報警
????????if?(/*?按下重置按鈕?*/)?{
????????????study_time?=?0;
????????????Voice_Play_Message("學習時長已重置");
????????}
????????
????????//?其他功能處理...
????}
????return?0;
}【2】代碼說明
1.?系統(tǒng)初始化 (System_Init)：
? 初始化時鐘、GPIO、USART、定時器等系統(tǒng)基本功能。
? 初始化各個硬件模塊，包括超聲波測距、環(huán)境光傳感器、藍牙通信、OLED顯示屏等。
2.?臺燈狀態(tài)更新 (Update_Lamp_Status)：
? 獲取環(huán)境光強度、坐姿距離和學習時長。
? 根據(jù)坐姿距離、學習時長和環(huán)境光強度來控制臺燈亮度。
? 播放語音提示（例如：提醒用戶調(diào)整坐姿、學習時間過長等）。
3.?主循環(huán) (main)：
? 在主循環(huán)中不斷更新臺燈狀態(tài)，檢查藍牙連接狀態(tài)，接收語音命令。
? 如果按下重置按鈕，可以清除學習時長和報警。
【2】模塊和函數(shù)
??超聲波測距模塊：提供?Ultrasonic_Init?和?Ultrasonic_Read_Distance?函數(shù)來初始化和獲取距離。
??環(huán)境光強度傳感器（BH1750）：提供?BH1750_Init?和?BH1750_Read_Light_Intensity?函數(shù)來初始化和獲取光照強度。
??藍牙模塊：提供?Bluetooth_Init?和?Bluetooth_Check_Connection?函數(shù)來初始化和檢查藍牙連接。
??語音模塊：提供?Voice_Init?和?Voice_Play_Message?函數(shù)來初始化語音模塊和播放語音提示。
??PWM控制臺燈亮度：提供?PWM_Init?和?PWM_Set_Light_Brightness?函數(shù)來控制臺燈亮度。
??OLED顯示屏：提供?OLED_Init?和?OLED_Display_Status?函數(shù)來初始化顯示屏并實時更新顯示內(nèi)容。
??定時器：提供?TIM_Init?和?TIM_Get_Elapsed_Time?函數(shù)來初始化定時器和獲取學習時長。
四、Qt上位機代碼設計
【1】C++版本的代碼示例
#include?<QApplication>
#include?<QWidget>
#include?<QLabel>
#include?<QVBoxLayout>
#include?<QHBoxLayout>
#include?<QPushButton>
#include?<QSlider>
#include?<QGroupBox>
#include?<QPalette>
#include?<QString>
class?SmartDeskLampApp?:?public?QWidget?{
????Q_OBJECT
public:
????SmartDeskLampApp(QWidget?*parent?=?nullptr)?:?QWidget(parent)?{
????????setWindowTitle("智能臺燈控制");
????????setGeometry(100,?100,?400,?600);??//?設置窗口初始大小
????????setStyleSheet("background-color:?#2e2e2e;?color:?#ffffff;?font-size:?18px;");??//?設置背景色和字體樣式
????????initUI();
????}
private?slots:
????void?update_brightness_label(int?value)?{
????????brightnessLabel->setText("亮度："?+?QString::number(value)?+?"%");
????}
????void?turn_on_light()?{
????????studyDurationLabel->setText("學習時長:?1?分鐘");??//?示例：開燈后開始記錄學習時長
????}
????void?turn_off_light()?{
????????studyDurationLabel->setText("學習時長:?0?分鐘");??//?示例：關燈后停止學習時長記錄
????}
private:
????void?initUI()?{
????????QVBoxLayout?*mainLayout?=?new?QVBoxLayout;
????????//?顯示信息的標簽
????????lightIntensityLabel?=?new?QLabel("光照強度:?500?lux");
????????distanceLabel?=?new?QLabel("測量距離:?30?cm");
????????studyDurationLabel?=?new?QLabel("學習時長:?0?分鐘");
????????lightBrightnessLabel?=?new?QLabel("臺燈亮度:?50%");
????????//?設置標簽樣式
????????for?(QLabel?*label?:?{lightIntensityLabel,?distanceLabel,?studyDurationLabel,?lightBrightnessLabel})?{
????????????label->setAlignment(Qt::AlignCenter);
????????}
????????//?添加顯示標簽
????????mainLayout->addWidget(lightIntensityLabel);
????????mainLayout->addWidget(distanceLabel);
????????mainLayout->addWidget(studyDurationLabel);
????????mainLayout->addWidget(lightBrightnessLabel);
????????//?臺燈亮度調(diào)整
????????QGroupBox?*brightnessGroup?=?createBrightnessControl();
????????mainLayout->addWidget(brightnessGroup);
????????//?臺燈開關
????????QGroupBox?*powerButtonGroup?=?createPowerButton();
????????mainLayout->addWidget(powerButtonGroup);
????????setLayout(mainLayout);
????}
????QGroupBox*?createBrightnessControl()?{
????????QGroupBox?*brightnessGroup?=?new?QGroupBox("臺燈亮度調(diào)節(jié)");
????????QSlider?*slider?=?new?QSlider(Qt::Horizontal);
????????slider->setRange(0,?100);
????????slider->setValue(50);
????????slider->setStyleSheet("QSlider::groove:horizontal?{?background:?#4e4e4e;?height:?10px;?border-radius:?5px;?}"
?????????????????????????????"QSlider::handle:horizontal?{?background:?#00FF00;?border-radius:?5px;?width:?20px;?}");
????????connect(slider,?&QSlider::valueChanged,?this,?&SmartDeskLampApp::update_brightness_label);
????????brightnessLabel?=?new?QLabel("亮度：50%");
????????brightnessLabel->setAlignment(Qt::AlignCenter);
????????QVBoxLayout?*layout?=?new?QVBoxLayout;
????????layout->addWidget(slider);
????????layout->addWidget(brightnessLabel);
????????brightnessGroup->setLayout(layout);
????????return?brightnessGroup;
????}
????QGroupBox*?createPowerButton()?{
????????QGroupBox?*group?=?new?QGroupBox("臺燈開關");
????????QPushButton?*onButton?=?new?QPushButton("開燈");
????????QPushButton?*offButton?=?new?QPushButton("關燈");
????????onButton->setStyleSheet("background-color:?#28a745;?color:?white;?font-size:?18px;?padding:?10px;?border-radius:?5px;");
????????offButton->setStyleSheet("background-color:?#dc3545;?color:?white;?font-size:?18px;?padding:?10px;?border-radius:?5px;");
????????connect(onButton,?&QPushButton::clicked,?this,?&SmartDeskLampApp::turn_on_light);
????????connect(offButton,?&QPushButton::clicked,?this,?&SmartDeskLampApp::turn_off_light);
????????QHBoxLayout?*layout?=?new?QHBoxLayout;
????????layout->addWidget(onButton);
????????layout->addWidget(offButton);
????????group->setLayout(layout);
????????return?group;
????}
private:
????QLabel?*lightIntensityLabel;
????QLabel?*distanceLabel;
????QLabel?*studyDurationLabel;
????QLabel?*lightBrightnessLabel;
????QLabel?*brightnessLabel;
};
int?main(int?argc,?char?*argv[])?{
????QApplication?app(argc,?argv);
????SmartDeskLampApp?window;
????window.show();
????return?app.exec();
}
【2】Python版本代碼示例
import?sys
from?PyQt5.QtWidgets?import?QApplication,?QWidget,?QLabel,?QVBoxLayout,?QHBoxLayout,?QPushButton,?QSlider,?QGroupBox
from?PyQt5.QtCore?import?Qt
from?PyQt5.QtGui?import?QColor,?QPalette
class?SmartDeskLampApp(QWidget):
????def?__init__(self):
????????super().__init__()
????????self.setWindowTitle("智能臺燈控制")
????????self.setGeometry(100,?100,?400,?600)??#?設置窗口初始大小
????????self.setStyleSheet("background-color:?#2e2e2e;?color:?#ffffff;?font-size:?18px;")??#?設置背景色和字體樣式
????????self.initUI()
????def?initUI(self):
????????main_layout?=?QVBoxLayout()
????????#?顯示信息的標簽
????????self.light_intensity_label?=?QLabel("光照強度:?500?lux")
????????self.distance_label?=?QLabel("測量距離:?30?cm")
????????self.study_duration_label?=?QLabel("學習時長:?0?分鐘")
????????self.light_brightness_label?=?QLabel("臺燈亮度:?50%")
????????#?設置標簽樣式
????????for?label?in?[self.light_intensity_label,?self.distance_label,?self.study_duration_label,?self.light_brightness_label]:
????????????label.setAlignment(Qt.AlignCenter)
????????#?添加顯示標簽
????????main_layout.addWidget(self.light_intensity_label)
????????main_layout.addWidget(self.distance_label)
????????main_layout.addWidget(self.study_duration_label)
????????main_layout.addWidget(self.light_brightness_label)
????????#?臺燈亮度調(diào)整
????????brightness_group?=?self.create_brightness_control()
????????main_layout.addWidget(brightness_group)
????????#?臺燈開關
????????power_button_group?=?self.create_power_button()
????????main_layout.addWidget(power_button_group)
????????self.setLayout(main_layout)
????def?create_brightness_control(self):
????????brightness_group?=?QGroupBox("臺燈亮度調(diào)節(jié)")
????????slider?=?QSlider(Qt.Horizontal)
????????slider.setRange(0,?100)
????????slider.setValue(50)
????????slider.setStyleSheet("QSlider::groove:horizontal?{?background:?#4e4e4e;?height:?10px;?border-radius:?5px;?}"
?????????????????????????????"QSlider::handle:horizontal?{?background:?#00FF00;?border-radius:?5px;?width:?20px;?}")
????????slider.valueChanged.connect(self.update_brightness_label)
????????brightness_label?=?QLabel("亮度：50%")
????????brightness_label.setAlignment(Qt.AlignCenter)
????????layout?=?QVBoxLayout()
????????layout.addWidget(slider)
????????layout.addWidget(brightness_label)
????????brightness_group.setLayout(layout)
????????self.brightness_label?=?brightness_label
????????return?brightness_group
????def?create_power_button(self):
????????group?=?QGroupBox("臺燈開關")
????????on_button?=?QPushButton("開燈")
????????off_button?=?QPushButton("關燈")
????????on_button.setStyleSheet("background-color:?#28a745;?color:?white;?font-size:?18px;?padding:?10px;?border-radius:?5px;")
????????off_button.setStyleSheet("background-color:?#dc3545;?color:?white;?font-size:?18px;?padding:?10px;?border-radius:?5px;")
????????on_button.clicked.connect(self.turn_on_light)
????????off_button.clicked.connect(self.turn_off_light)
????????layout?=?QHBoxLayout()
????????layout.addWidget(on_button)
????????layout.addWidget(off_button)
????????group.setLayout(layout)
????????return?group
????def?update_brightness_label(self,?value):
????????self.brightness_label.setText(f"亮度：{value}%")
????def?turn_on_light(self):
????????self.study_duration_label.setText("學習時長:?1?分鐘")??#?示例：開燈后開始記錄學習時長
????def?turn_off_light(self):
????????self.study_duration_label.setText("學習時長:?0?分鐘")??#?示例：關燈后停止學習時長記錄
if?__name__?==?'__main__':
????app?=?QApplication(sys.argv)
????window?=?SmartDeskLampApp()
????window.show()
????sys.exit(app.exec_())
五、總結
本項目設計并實現(xiàn)了一款基于STM32的智能坐姿矯正臺燈，結合了環(huán)境監(jiān)測、燈光控制、學習時長記錄、語音控制等多種功能，旨在為學生提供一個更加智能、健康的學習環(huán)境。通過集成超聲波測距、環(huán)境光強度感應、語音識別和藍牙通信等技術，該臺燈不僅能夠實時監(jiān)測學習環(huán)境，還能提供個性化的學習提醒和疲勞預警，幫助學生調(diào)整坐姿，保持正確的用眼習慣，從而有效提高學習效率和健康水平。
項目中使用的硬件如STM32F103RCT6主控芯片、HC-05藍牙模塊、ESP32-CAM監(jiān)控攝像頭等，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可擴展性。而在軟件方面，利用Keil5開發(fā)環(huán)境對STM32進行了編程，確保了硬件控制的精確性。同時，通過Qt框架開發(fā)的Android APP，用戶可以遠程控制臺燈的亮度、查看學習時長、切換工作模式等功能，實現(xiàn)了人性化的操作和實時數(shù)據(jù)反饋。
本項目不僅具備了智能控制和健康提醒功能，還通過藍牙和視頻監(jiān)控功能，方便家長實時了解孩子的學習狀態(tài)，避免了干擾，提供了更加貼心的解決方案。此外，語音識別與語音播報的應用，使得操作更加便捷，通過語音指令即可進行燈光開關與亮度調(diào)節(jié)，提升了用戶體驗。
本項目不僅展示了現(xiàn)代智能硬件與嵌入式開發(fā)的結合，也通過對用戶需求的細致研究，設計了符合實際應用的功能模塊。項目的成功實現(xiàn)不僅具有較強的實用價值，同時也為智能硬件的創(chuàng)新應用提供了一個參考范例。未來，隨著技術的不斷發(fā)展，本項目可以進一步擴展更多功能，如人工智能分析學習數(shù)據(jù)、自動調(diào)整臺燈亮度和學習提醒等，使其成為一款更為全面和智能的學習輔助工具。
