基于 STM32 的智能台灯设计与实现实验报告（付源代码）.docx

《基于STM32的智能台灯设计与实现实验报告》

**一、实验目的**

本实验旨在设计并实现一款基于STM32微控制器的智能台灯，通过对硬件电路的搭建和软件程序的编写，使台灯具备多种智能功能，如环境光感应自动调光、触摸控制开关与亮度调节、定时关灯等，从而提高对智能照明系统的理解与实践能力，掌握嵌入式系统开发的基本流程与技术要点。

**二、实验设备与材料**

1.STM32开发板（例如STM32F103C8T6最小系统板）

2.光照传感器（如BH1750）

3.触摸感应模块（如电容式触摸按键模块）

4.LED灯珠及灯座

5.电源模块（适配STM32开发板及外围电路供电）

6.杜邦线若干

7.面包板或PCB电路板

8.KeilMDK开发环境

9.ST-Link调试器

**三、系统设计方案**

1.**硬件设计**

-**STM32核心电路**：采用STM32F103C8T6作为核心控制器，连接外部晶振电路提供时钟信号，复位电路保证系统正常复位。

-**光照传感器电路**：将BH1750光照传感器通过I2C接口与STM32相连，用于采集环境光强度数据。

-**触摸感应电路**：电容式触摸按键模块连接到STM32的GPIO引脚，实现触摸操作的检测。

-**LED驱动电路**：使用合适的晶体管或MOS管作为驱动元件，根据STM32的控制信号调节LED灯珠的亮度。

-**电源电路**：设计电源转换电路，将外部输入电源转换为适合STM32及其他电路模块工作的电压值。

2.**软件设计**

-**主程序流程**：系统初始化后，进入主循环，不断检测触摸按键状态、光照传感器数据，并根据设定的逻辑控制LED灯的状态。

-**光照传感器驱动程序**：编写函数实现对BH1750光照传感器的初始化、数据读取与处理，将环境光强度转换为可供系统使用的数值。

-**触摸感应程序**：配置触摸按键对应的GPIO引脚为输入模式，采用中断或轮询方式检测触摸事件，当检测到触摸按下或松开时，触发相应的处理函数。

-**LED控制程序**：根据光照强度和触摸操作结果，通过PWM（脉冲宽度调制）技术控制LED灯的亮度，实现自动调光和手动调光功能，同时处理定时关灯功能的计时与控制逻辑。

**四、实验步骤与过程**

1.硬件搭建

-根据硬件设计方案，在面包板或PCB板上连接STM32开发板、光照传感器、触摸感应模块、LED灯珠及相关电路元件，确保连接正确、牢固，避免虚焊、短路等问题。

2.软件环境配置

-安装KeilMDK开发环境，并配置STM32芯片型号相关参数。

-安装ST-Link驱动程序，确保开发板能够通过ST-Link调试器与电脑正常连接进行程序下载与调试。

3.程序编写与调试

-在KeilMDK中创建新工程，添加必要的启动文件、库文件以及自定义的源文件，按照软件设计方案编写光照传感器驱动、触摸感应、LED控制等功能模块的代码。

-编写主程序，整合各个功能模块，实现智能台灯的整体逻辑控制。在编写过程中，逐步进行代码调试，利用Keil的调试工具查看变量值、寄存器状态等信息，检查程序运行是否符合预期，及时发现并修正代码中的错误与逻辑问题。

4.功能测试

-将编写好的程序下载到STM32开发板中，进行功能测试。

-测试光照感应自动调光功能：使用不同强度的光源照射光照传感器，观察台灯是否能够根据环境光强度自动调整LED灯的亮度。

-测试触摸控制功能：触摸触摸感应模块的按键，检查台灯是否能够正确响应触摸操作，实现开关灯以及亮度调节功能。

-测试定时关灯功能：设置定时时间，观察台灯是否能够在设定时间到达后自动关闭。

**五、实验结果与分析**

1.**功能实现情况**

-经过测试，智能台灯成功实现了环境光感应自动调光功能。在环境光较强时，LED灯亮度自动降低；环境光较暗时，LED灯亮度逐渐增加，有效节省能源并提供舒适的照明环境。

-触摸控制功能正常，触摸按键能够准确检测触摸事件，实现台灯的开关以及多档亮度调节，操作简便、灵敏。

-定时关灯功能稳定可靠，能够按照设定的时间准确关闭台灯，满足用户在特定场景下的使用需求。

2.**性能分析**

-光照传感器的精度能够满足日常使用要求，在不同光照环境下测量的光强数据误差在可接受范围内，从而保证了自动调光功能的准确性。

-LED灯的亮度