基于STM32智能書(shū)桌設(shè)計(jì)

第1章引言盡管近年來(lái)我國(guó)兒童家具的發(fā)展取得了顯著的進(jìn)步，但是專業(yè)的兒童家具設(shè)計(jì)依然稀少，而且他們的定位也比較模糊。尤其是在兒童書(shū)桌的設(shè)計(jì)上，依然停留在傳統(tǒng)的模式，無(wú)法充分考慮到孩子們的身體發(fā)育特點(diǎn)及他們的心理需要，也沒(méi)有充分利用最新的智能科技。隨著智能化的普及，傳統(tǒng)家具和現(xiàn)代電子的融合已經(jīng)成為家具行業(yè)的一大發(fā)展趨勢(shì)，為消費(fèi)者帶來(lái)更多便利和舒適的生活體驗(yàn)。中國(guó)智能家具的發(fā)展雖然起步較晚，在80年代末才開(kāi)始出現(xiàn)，并在1998年達(dá)到規(guī)模化。中國(guó)要想成為一個(gè)家具制造大國(guó)，就必須在當(dāng)前激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中搶占“智能化”的先機(jī)。智能兒童書(shū)桌的設(shè)計(jì)不僅符合當(dāng)前國(guó)內(nèi)智能家具的發(fā)展趨勢(shì)，而且還可以為企業(yè)提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)，從而推動(dòng)新的設(shè)計(jì)，提供更多有利于兒童健康成長(zhǎng)的產(chǎn)品，從而有效地保護(hù)兒童的視力，維持正確的坐姿，預(yù)防不良疾病的發(fā)生，因此，智能兒童書(shū)桌的研發(fā)將成為一場(chǎng)關(guān)乎兒童健康的戰(zhàn)斗?；?‐16歲學(xué)齡兒童的特點(diǎn)，本文旨在探索一種新型的智能書(shū)桌，以滿足他們的健康成長(zhǎng)需求，并且與智能兒童產(chǎn)品方向相結(jié)合，以期達(dá)到更好的教育效果。這篇研究致力于通過(guò)使用先進(jìn)的技術(shù)來(lái)改善兒童的學(xué)習(xí)環(huán)境，特別是通過(guò)使用智能化的語(yǔ)言來(lái)描述各個(gè)年齡層的孩子們的學(xué)習(xí)需求。此外，還探討了過(guò)去學(xué)習(xí)環(huán)境中的一些挑戰(zhàn)，這些研究結(jié)果具有極其重大的參考價(jià)值。通過(guò)對(duì)兒童成長(zhǎng)健康的智能書(shū)桌設(shè)計(jì)的深入研究，不僅為智能化家具的設(shè)計(jì)和制造提供了新的視角，而且也為智能化家具的健康發(fā)展提供了更多的可能性。隨著科技的進(jìn)步，兒童書(shū)桌的設(shè)計(jì)也越來(lái)越先進(jìn)，它們采用先進(jìn)的技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，從而更好地適應(yīng)孩子們的學(xué)習(xí)和生活環(huán)境，并且可以根據(jù)孩子們的年齡特點(diǎn)，提供更加靈活的功能。通過(guò)采用先進(jìn)的技術(shù)，的產(chǎn)品既滿足了當(dāng)前的需求，又可以幫助孩子們?cè)谑孢m的環(huán)境中進(jìn)行學(xué)業(yè)。第2章國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀2.1國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀在國(guó)內(nèi),由于人們的生活水平不斷提高,社會(huì)各界對(duì)孩子的教育也越來(lái)越重視,學(xué)校開(kāi)始大力發(fā)展智能化。但是我國(guó)目前大部分的教室還是以傳統(tǒng)式為主要模式。目前,國(guó)內(nèi)的研究方向主要是針對(duì)智能化書(shū)桌系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。而如今國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上普遍存在著很多問(wèn)題:例如：使用起來(lái)不夠人性化，并且普及度較低，很多消費(fèi)者只是聽(tīng)說(shuō)過(guò)智能化書(shū)桌，但并不清楚智能書(shū)桌具備什么樣的功能，也沒(méi)有同意過(guò)要達(dá)到什么樣的要求才算智能化書(shū)桌。在當(dāng)今這個(gè)大數(shù)據(jù)時(shí)代下,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈的情況之下,我們需要設(shè)計(jì)出人性化、多功能化以及成本低等方面來(lái)吸引消費(fèi)者。雖然經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的發(fā)展后智能書(shū)桌的發(fā)展已經(jīng)有了很大進(jìn)步,但仍然存在很多不足之處。首先是沒(méi)有一個(gè)完整統(tǒng)一的設(shè)計(jì)方案和解決方案;其次就是設(shè)計(jì)方面不夠合理。因?yàn)閭鹘y(tǒng)桌面式家具具有體積大、功能單一等問(wèn)題,導(dǎo)致人們使用起來(lái)十分不便利且浪費(fèi)時(shí)間也不方便;最后是因?yàn)槿狈ο鄳?yīng)配套系統(tǒng)而造成使用麻煩和成本增加這兩個(gè)現(xiàn)象的出現(xiàn)。在我們面前時(shí)就會(huì)發(fā)現(xiàn)這些缺點(diǎn)并找到解決辦法來(lái)完善它,從而使得智能書(shū)桌在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力大大提升,也是我們未來(lái)發(fā)展不可忽視的方向。周晗、朱吉等江蘇農(nóng)林大學(xué)的研究者《基于TRIZ理論研究的幼兒功能書(shū)桌創(chuàng)新設(shè)計(jì)與應(yīng)用》指出，小學(xué)生的活躍性和創(chuàng)造性可以作為其能量的源泉，因?yàn)榇藭r(shí)的他們正處于生長(zhǎng)的關(guān)鍵時(shí)刻，隨著身高的持續(xù)增長(zhǎng)，其全面的生理和心理發(fā)展也將受益，從而使其具備獨(dú)立的思考和行為的能力，從而獲取獨(dú)立的知識(shí)和技能，從而獲取創(chuàng)造性的思維和行為。隨著個(gè)體的成長(zhǎng)，他們逐漸形成了獨(dú)特的個(gè)性，并且正在邁向一個(gè)全面的學(xué)習(xí)過(guò)程，因此，一個(gè)具備各種功能的、符合個(gè)體特點(diǎn)的功能書(shū)桌就變得尤為必要。2.2國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀在國(guó)外，家具設(shè)計(jì)的發(fā)展早于國(guó)內(nèi)，其完善的體系也更為完善。然而，這些設(shè)計(jì)仍然過(guò)于簡(jiǎn)單，受眾范圍也不夠明確，而且，由于國(guó)內(nèi)外的生活習(xí)慣和教育方式的差異，國(guó)外的父母更加重視孩子的獨(dú)立性，因此，家具設(shè)計(jì)也更加注重可持續(xù)性和可擴(kuò)展性，從而使其更加符合成長(zhǎng)的需求。兒童實(shí)木家具系列的締造者之一，PirkkoStenros的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)更適合兒童的健康快樂(lè)成長(zhǎng)，得以滿足不同年齡段兒童的需求。并且她還非常注重實(shí)木家具的設(shè)計(jì)創(chuàng)意和美學(xué)設(shè)計(jì)與制作，對(duì)孩子的早教起到了積極有益的作用。由英國(guó)伯倫學(xué)院權(quán)威專家設(shè)計(jì)制作并發(fā)表于《華爾街日?qǐng)?bào)》的智能手機(jī)桌“星際迷航講堂”調(diào)頻收音機(jī)，巨屏多點(diǎn)觸控桌，搭配專用工具軟件，讓表格和主表格能夠在互聯(lián)網(wǎng)的幫助下連接；雖然有四五百人用過(guò)測(cè)試，但是SynerNet系統(tǒng)一直都很貴，所以并沒(méi)有上市，在兒童衣櫥設(shè)計(jì)與制作的理論研究?jī)?nèi)容中，與兒童青少年有所關(guān)聯(lián)關(guān)系的數(shù)據(jù)研究?jī)?nèi)容相對(duì)十分豐富；例如，在研究?jī)?nèi)容“學(xué)校用可調(diào)節(jié)書(shū)桌和可調(diào)節(jié)椅子的原型”中，為了使實(shí)木家具更基本，并有足夠的空間供腳和小腿運(yùn)動(dòng)，他借助以下方式進(jìn)行了簡(jiǎn)單而微小的調(diào)整：觀察手段、采訪錄像、直接測(cè)量等。從上述數(shù)據(jù)來(lái)看，與國(guó)內(nèi)的研究相比，國(guó)外的智能化書(shū)桌雖然起步較晚，但整體水平仍然較高。隨著科技的進(jìn)步，兒童書(shū)桌市場(chǎng)也日益成熟，但在智能化應(yīng)用方面仍存在一定的欠缺，需要進(jìn)一步深入的理論研究來(lái)提升其實(shí)用性?，F(xiàn)在市場(chǎng)上有很多關(guān)于智能化桌椅設(shè)計(jì)方面的宣傳，但都是比較基礎(chǔ)性和單一模塊功能,沒(méi)有形成自己的獨(dú)特性，并不能滿足學(xué)生們需求并且不符合他們實(shí)際操作能力要求、;所以我認(rèn)為應(yīng)該對(duì)這方面進(jìn)行深入探究。相對(duì)于傳統(tǒng)的功能單一的書(shū)桌此次設(shè)計(jì)的智能課桌功能更加豐富，可幫助青少年在平時(shí)學(xué)習(xí)中養(yǎng)成良好坐姿，預(yù)防近視以及通過(guò)監(jiān)測(cè)室內(nèi)亮度，二氧化碳等各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，以便為學(xué)生提供最佳的學(xué)習(xí)環(huán)境。本設(shè)計(jì)并且對(duì)之前設(shè)計(jì)的沒(méi)有系統(tǒng)化方案進(jìn)行改進(jìn)，將單片機(jī)作為核心對(duì)其他模塊進(jìn)行指令的發(fā)送，使課桌更加智能化系統(tǒng)化。第3章需求分析3.1功能性說(shuō)明這款智能課桌的設(shè)計(jì)基于STM32單片機(jī)，其中光敏電阻檢測(cè)模塊電路可以檢測(cè)周圍環(huán)境的亮度，并將檢測(cè)結(jié)果傳輸?shù)絃ED燈，而HC-SR04超聲波避障模塊則可以檢測(cè)使用者的坐姿，OLED可以顯示所有的數(shù)據(jù)，可以通過(guò)獨(dú)立的按鍵實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)節(jié)，此外，TCRT5000紅外反射傳感器還可以檢測(cè)使用者的疲勞狀況，以便根據(jù)不同的人群和環(huán)境，提供更加精準(zhǔn)的幫助。通過(guò)精心調(diào)整，利用實(shí)物模擬實(shí)現(xiàn)智能書(shū)桌設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)功能如下：1.可通過(guò)按鍵手動(dòng)調(diào)節(jié)桌子角度，以達(dá)到和使用者最匹配的角度，也可以通過(guò)按鍵手動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉報(bào)警系統(tǒng)。2.通過(guò)超聲波進(jìn)行測(cè)距，以此判斷坐姿是否端，3.通過(guò)光敏電阻檢測(cè)模塊判斷環(huán)境亮度，并通過(guò)單片機(jī)連接LED燈，根據(jù)環(huán)境自動(dòng)調(diào)節(jié)led燈亮度4.將各項(xiàng)數(shù)據(jù)顯示在屏幕上，讓使用者更直觀看到各項(xiàng)數(shù)據(jù)5.可通過(guò)設(shè)置時(shí)間進(jìn)行久坐提醒，當(dāng)設(shè)定時(shí)間到達(dá)后蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警6.通過(guò)溫度檢測(cè)模塊進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，可根據(jù)環(huán)境溫度自動(dòng)進(jìn)行風(fēng)扇調(diào)節(jié)7.通過(guò)紅外線監(jiān)測(cè)，當(dāng)出現(xiàn)打盹等情況進(jìn)行提醒3.2特色內(nèi)容及主要?jiǎng)?chuàng)新3.2.1亮度調(diào)節(jié)功能本次設(shè)計(jì)相對(duì)于之前的設(shè)計(jì)更加的豐富，在功能方面滿足了不同學(xué)生對(duì)書(shū)桌的不同需求，在以往設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者大多的關(guān)注點(diǎn)在桌子自身功能上，而忽略了使用者的健康問(wèn)題，據(jù)調(diào)查燈光太亮或太暗還可能會(huì)引起以下眼科癥狀:眼紅痛、脹痛、異物感、畏光流淚、視物模糊、視力下降、視野缺損等嚴(yán)重危害。通過(guò)引入一種亮度傳感器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)外部環(huán)境亮度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，該傳感器通過(guò)與單片機(jī)連接，自動(dòng)調(diào)整LED燈其處于何種亮度狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，一旦超過(guò)預(yù)先規(guī)劃的亮度設(shè)定，便根據(jù)設(shè)定匹配亮度。3.2.2角度調(diào)節(jié)的改進(jìn)通過(guò)采用舵機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)角度的精確調(diào)節(jié)，這一技術(shù)比傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)更加有效，因?yàn)樗捎玫氖且粋€(gè)高精度的數(shù)字單元，它的控制信號(hào)的傳輸僅僅基于硬盤(pán)的計(jì)算，因此，它的抗干擾能力更強(qiáng)，從而保證了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。采用新的技術(shù)，不僅能夠大大降低硬件設(shè)備的成本，而且能夠提升控制系統(tǒng)的運(yùn)行性能，實(shí)現(xiàn)更加準(zhǔn)確的控制。通過(guò)采用單片機(jī)技術(shù)，可以讓PWM信號(hào)的脈沖寬度在微秒級(jí)上發(fā)揮最大的功能，以此來(lái)改善舵機(jī)的轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確性。該技術(shù)的核心在于，通過(guò)采集PWM的時(shí)間序列，并以此來(lái)模擬真正的PWM波形，以此來(lái)改善舵機(jī)的操縱性能。此外，該技術(shù)還可以通過(guò)改變PWM波形的頻率和幅值，來(lái)改善舵機(jī)的操縱性能，以達(dá)到更好的操縱效果。并且通過(guò)使用PWM技術(shù)，單片機(jī)可以控制電壓的大小和頻率，為本次設(shè)計(jì)完善增加方便。3.2.3空氣監(jiān)測(cè)功能長(zhǎng)期處于一個(gè)封閉環(huán)境中，人呼吸產(chǎn)生的二氧化碳和空氣中產(chǎn)生的其他雜質(zhì)會(huì)導(dǎo)致使用者出現(xiàn)缺氧，易困，血壓升高，心率加快等癥狀，這大大影響了使用者的學(xué)習(xí)效率，在本次設(shè)計(jì)中添加了空氣檢測(cè)模塊，時(shí)刻監(jiān)測(cè)空氣質(zhì)量，并連接空氣凈化器。在使用時(shí)如空氣質(zhì)量不達(dá)標(biāo)將會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)空氣凈化功能。具體原理:使用高精密的傳感元件，可以捕捉環(huán)境中的污染物，并對(duì)其進(jìn)行數(shù)字模擬。這些數(shù)字模擬可以用來(lái)確保環(huán)境的安全性，并且可以幫助對(duì)環(huán)境中的污染物進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)。如果環(huán)境中的污染物超出了監(jiān)測(cè)范圍，可以使用高精密的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的優(yōu)化。3.3可行性說(shuō)明在可行性研究中,我們需要考慮的問(wèn)題是什么,所以首先要確定好設(shè)計(jì)目標(biāo)和方向。一個(gè)項(xiàng)目能否實(shí)現(xiàn)其預(yù)期功能以及是否具備必要條件。1.經(jīng)濟(jì)上可行:本課題所做的產(chǎn)品有很多都不是很理想或者沒(méi)有實(shí)際使用價(jià)值也不值得購(gòu)買;其次就是技術(shù)方面上來(lái)說(shuō)的話還不夠成熟、完善等因素造成了一些困難問(wèn)題,因此需要考慮這些因素來(lái)進(jìn)行可行性分析研究工作,以達(dá)到設(shè)計(jì)目的和任務(wù)要求。2.技術(shù)上可行:本課題設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是基于STM32智能書(shū)桌,所以在方案中需要考慮到很多方面,如軟件系統(tǒng)、硬件設(shè)備、環(huán)境等。3.環(huán)境上可行:本課題的設(shè)計(jì)需要周圍同學(xué)以及同事生活中可能會(huì)產(chǎn)生一些噪音、粉塵等問(wèn)題。因此在方案中,我們必須要考慮到這些因素對(duì)學(xué)生造成了影響。第4章設(shè)計(jì)方案4.1整體設(shè)計(jì)STM32F103MCU是一款集成度極高、開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單的單片機(jī)，它擁有許多優(yōu)勢(shì)：它內(nèi)置了ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換，無(wú)需外接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，性能穩(wěn)定，功耗極低，是ARM內(nèi)核的一個(gè)重要組成部分。本設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心控制器，加上其他模塊一起組成此次設(shè)計(jì)書(shū)桌的整個(gè)系統(tǒng)，其中包括中控部分、輸入部分和輸出部分。中控部分采用了單片機(jī)控制器，其主要作用是獲取輸入部分的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)內(nèi)部處理，邏輯判斷，最終控制輸出部分。輸入由六部分組成，第一部分是超聲波檢測(cè)模塊，通過(guò)該模塊檢測(cè)用戶距離書(shū)桌的距離；第二部分是光照強(qiáng)度檢測(cè)模塊，通過(guò)該模塊可以檢測(cè)當(dāng)前環(huán)境的光照強(qiáng)度；第三部分是按鍵模塊，通過(guò)該模塊可以手動(dòng)開(kāi)啟報(bào)警裝置，調(diào)節(jié)書(shū)桌高度等；第四部分是紅外線傳感器，主要用來(lái)檢測(cè)使用者是否疲勞，有打盹等動(dòng)作，第五部分是溫度檢測(cè)模塊，通過(guò)溫度傳感器，檢測(cè)環(huán)境溫度，并將數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)內(nèi)，第六部分是空氣檢測(cè)模，主要用來(lái)檢測(cè)環(huán)境內(nèi)二氧化碳濃度。這款輸出系統(tǒng)由以下部分組成，第一個(gè)是顯示模塊，它能夠顯示距離、光照和書(shū)桌高度等信息。第二個(gè)是語(yǔ)音輸出模塊，它能夠檢測(cè)到用戶的位置，并在需要時(shí)發(fā)出語(yǔ)音提醒。第三個(gè)是LED燈照明模塊，它能夠根據(jù)當(dāng)前的光照強(qiáng)度來(lái)調(diào)整LED燈的亮度。第四個(gè)是電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，它能夠控制步進(jìn)電機(jī)，使書(shū)桌能夠上升或下降。圖4.1為控制流程圖。圖4.1控制流程圖4.2硬件設(shè)計(jì)該硬件由STM32單片機(jī)、光敏電阻檢測(cè)模塊、HC-SR04超聲波避障模塊、SG90舵機(jī)模塊、OLED顯示模塊、JQ8400語(yǔ)音播放模塊、獨(dú)立按鍵模塊、TCRT5000紅外反射傳感器組成，可以滿足各種應(yīng)用場(chǎng)景的需求。4.2.1STM32單片機(jī)最小電路設(shè)計(jì)STM32單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)包括：STM32單元、時(shí)鐘電路單元、電源管理器、JTAG電路單元和復(fù)位器單元。其中STM32時(shí)鐘的來(lái)源有兩種：一種是內(nèi)置的晶振，另一種是通過(guò)外置的時(shí)鐘電路。時(shí)鐘電路的SYSCLK有多種類型，包括HSI、HSE、PLL等。1晶振電路芯片的時(shí)鐘系統(tǒng)可以分為兩種：一種是基于內(nèi)置的；（1）時(shí)鐘晶體的低頻信號(hào)來(lái)自于外部的32768Hz頻率；（2）高頻時(shí)鐘源為外接8MHz的時(shí)鐘晶體。通過(guò)采用8MHz的時(shí)鐘晶體，可以在保證精確定時(shí)的同時(shí)，更有效地為主控芯片提供高精度的工作時(shí)序。這樣，就可以更好地滿足用戶的需求。2復(fù)位電路本次設(shè)計(jì)結(jié)合了按鍵復(fù)位和上電復(fù)位，并且在單片機(jī)內(nèi)部還配備了看門(mén)狗計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的復(fù)位功能。當(dāng)電源未接通時(shí)，電路將會(huì)被0.1μF的電容器所取代，隨著電阻值的升至1K，電路將會(huì)產(chǎn)生較大的電位電壓，此時(shí)，電路將會(huì)被重置；幾毫秒鐘過(guò)去，電路將會(huì)被完全取代，電阻值達(dá)到0時(shí)，電路將會(huì)被重置，電路將會(huì)恢復(fù)至正常運(yùn)行。通過(guò)C2，電容可以有效地抑制振蕩，而當(dāng)電容內(nèi)部的電壓升至一定程度，則會(huì)導(dǎo)致復(fù)位引腳降至較低的水平，從而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位。C2的容量可以達(dá)到0.1uF，而其所需的電阻則可以達(dá)到10K，最終，可以通過(guò)測(cè)量電容的充電時(shí)長(zhǎng)來(lái)估算出其最佳的性能。在1.1ms的時(shí)間內(nèi)，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行一次重置操作。通過(guò)按SW1的操作，電容器會(huì)產(chǎn)生電流，從而將電池電量轉(zhuǎn)化為電能，從而實(shí)現(xiàn)電池的充電。此外，電池的電量會(huì)隨著電流的變化而變化，從而將電池電量轉(zhuǎn)化為電能，從而實(shí)現(xiàn)電池的充電，最終實(shí)現(xiàn)電池的充電，從而實(shí)現(xiàn)電池的充電。3電源電路通過(guò)將3.3V芯片的輸入電壓從5V調(diào)節(jié)至5V，可有效地維持5V的輸入，從而確保5V的輸入保持穩(wěn)定。此外，還可通過(guò)安裝一個(gè)可監(jiān)測(cè)5V的發(fā)光二極管，當(dāng)該二極管處于紅燈常亮的狀態(tài)，可有效地確保5V的輸入保持穩(wěn)定。4.2.2光敏電阻檢測(cè)模塊電路本設(shè)計(jì)采用光敏電阻來(lái)檢測(cè)外界的光照條件。采用光敏電阻模塊，可以檢測(cè)到周圍的光線，并且可以隨著光線的強(qiáng)弱進(jìn)行電阻的調(diào)整，以此來(lái)識(shí)別周圍的光線情況。為了更好地控制LED燈的亮度，采用了一種先進(jìn)的技術(shù)，即利用單片機(jī)控制LED燈的亮度，光敏電阻實(shí)物圖如圖4.2所示：圖4.2光敏電阻實(shí)物圖當(dāng)5V的電壓被激活，傳感器便可以啟動(dòng)，此時(shí)，電源指示燈便會(huì)亮起，而在沒(méi)有外界光線的情況下，傳感器的電阻值將維持在較高水平，而與單片機(jī)相連的引腳P17則將繼續(xù)處于較低的水平，此時(shí)，開(kāi)關(guān)指示燈便會(huì)亮起。隨著深夜的來(lái)臨，隨著電阻的升高，傳感器的輸出也將回歸至最佳水準(zhǔn)。通過(guò)使用一個(gè)10k光敏電阻和一個(gè)感光電阻，能夠完成對(duì)照明強(qiáng)度的監(jiān)控。當(dāng)燈光變得越來(lái)越亮，光敏電阻的阻值就會(huì)逐漸降低，直至降至+5V。相反，如果環(huán)境一直保持昏暗，光敏電阻的阻值就會(huì)不斷增加，直至降至0V。4.2.3HC-SR04超聲波避障模塊電路HC-SR04（如圖4.3所示）的表現(xiàn)出色，其性能明顯優(yōu)于舊款、舊款US-015；此外，它的測(cè)量精確度也大大提升，其最大測(cè)量距離甚至可以延伸至6米，大大優(yōu)越了傳統(tǒng)的超聲波測(cè)量模型。使用CS-100A超聲波測(cè)距SOc芯片，具備出色的功率、可靠的質(zhì)量、極大的可擴(kuò)展空間以及較低的成本，僅為傳統(tǒng)的超聲波測(cè)距模塊的一半，但其表現(xiàn)出色，比uS-025A更勝一籌。此外，兩者都使用了CS100A芯片，并且具備良好的兼容性。本次設(shè)計(jì)采用先進(jìn)的超聲波技術(shù)，以便更準(zhǔn)確地測(cè)量使用者與書(shū)桌之間的距離，其工作原理是：利用超聲波感應(yīng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)精確的距離測(cè)量。（1）使用IO技術(shù)來(lái)檢測(cè)距離，并提供至少10us的高頻信號(hào)；（2）該模塊能夠同時(shí)產(chǎn)生8個(gè)40khz的方波，并能夠快速識(shí)別并反饋出任何信息；（3）當(dāng)一個(gè)電平被輸出并經(jīng)由IO接收后，它會(huì)在一段特定的時(shí)間內(nèi)被重新激活，這段時(shí)間被稱為高電平，它可以用來(lái)衡量一個(gè)物體在一定范圍內(nèi)的傳播速度，即高電平和聲速之和/2;這個(gè)模塊的操作非常容易，只需要將電平調(diào)節(jié)至10US或更大，然后將電平調(diào)節(jié)至接收端，并設(shè)置好時(shí)鐘，這樣便能夠進(jìn)行持續(xù)的測(cè)量，從而獲得準(zhǔn)確的結(jié)果。圖4.3超聲波檢測(cè)模塊實(shí)物圖4.2.4SG90舵機(jī)模塊電路設(shè)計(jì)舵機(jī)作為一種精確的位置（角度）調(diào)節(jié)裝置，被廣泛地運(yùn)用于各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，從而滿足各種復(fù)雜的操作任務(wù)。它的出現(xiàn)，使它成為一種理想的遙控工具，比如飛行器、艦船、機(jī)械手等。舵機(jī)在遙控航空、航天等領(lǐng)域起著至關(guān)重要的作用，它們能夠幫助操縱飛行器的行進(jìn)路徑，從而影響飛行器的性能。因此，在挑選和使用時(shí)，應(yīng)該仔細(xì)考慮，以確保使用的舵機(jī)既具有良好的性能又符合實(shí)際的應(yīng)用。通過(guò)使用脈沖寬度調(diào)制（PWM）技術(shù)，能夠更好地控制一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)。這種技術(shù)通常被應(yīng)用到各種各樣的場(chǎng)景，例如汽車、飛行器、建筑物等。舵機(jī)的結(jié)構(gòu)包括外殼、IC控制單元、驅(qū)動(dòng)裝置、減速裝置和位置感應(yīng)部分。它的運(yùn)行方式依賴于控制單元的信息，通過(guò)IC控制單元的運(yùn)行，從而使得驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)行。當(dāng)控制單元的運(yùn)行狀態(tài)變化，控制單元的運(yùn)行方向和距離也會(huì)隨之改變，從而使得控制單元的運(yùn)行狀態(tài)得以調(diào)整。通過(guò)使用位置檢測(cè)器，我們能夠通過(guò)觀察電阻的變化來(lái)確定飛行的方向。這種裝置通常被安裝在三極轉(zhuǎn)子的內(nèi)部，并通過(guò)旋轉(zhuǎn)來(lái)控制飛行。這種裝置能夠通過(guò)監(jiān)控飛行的速率和方向，來(lái)調(diào)整飛行的軌跡。根據(jù)物理定律，隨著物體的質(zhì)量增加，其受到的推進(jìn)力也會(huì)增加。為了提高操縱效率，舵機(jī)采取了一種新的技術(shù)：把一根精密的銅絲纏繞在一個(gè)非常薄的中空?qǐng)A柱體上，制造出一個(gè)非常輕的無(wú)極中空轉(zhuǎn)子，再把一塊精密的磁鐵放入其中，從而構(gòu)建出一個(gè)具有高效率的空心杯馬達(dá)。一、傳感器參數(shù)（1）尺寸：23mmX12.2mmX29mm（2）重量：9克（3）扭矩：1.5kg/cm（4）工作電壓：4.2-6V（5）溫度范圍：0℃--55℃（6）運(yùn)行速度：0.3秒/60度（7）死帶寬：10微秒二、接口說(shuō)明（1）暗灰：GND（2）紅色：VCC4.8-7.2V（3）橙黃線：脈沖輸入SG90舵機(jī)模塊實(shí)物圖如圖4.4所示。圖4.4SG90舵機(jī)模塊實(shí)物圖4.2.5OLED顯示模塊電路OLED，即有機(jī)發(fā)光二極管（OrganicLight-EmittingDiode），又稱為有機(jī)電激光顯示（OrganicElectroluminesenceDisplay，OELD）。OLED由于同時(shí)具備自發(fā)光，不需背光源、對(duì)比度高、厚度薄、視角廣、反應(yīng)速度快、可用于撓曲性面板、使用溫度范圍廣、構(gòu)造及制程較簡(jiǎn)單等優(yōu)異之特性，被認(rèn)為是下一代的平面顯示器新興應(yīng)用技術(shù)。LCD都需要背光，而OLED不需要，因?yàn)樗亲园l(fā)光的。這樣同樣的顯示，OLED效果要來(lái)得好一些。以目前的技術(shù)，OLED的尺寸還難以大型化，但是分辨率確可以做到很高。OLED顯示模塊，該模塊有以下特點(diǎn)：（1）模塊提供了兩種顏色：一種是完全透明的藍(lán)色，另一種是帶點(diǎn)淡淡金屬光澤的紅綠兩種顏色。（2）這款產(chǎn)品的尺寸非常小，只有0.96英寸，但它的模塊尺寸卻非常小，只有27mm*26mm。（3）這個(gè)模塊具有極高的分辨率，達(dá)到了128*64。（4）這款多功能接口模塊擁有4種端口，分別是6800、8080兩種雙線端口、4線SPI接口和IIC端口，只要求2根線就控制OLED顯示器，極大地滿足用戶的多樣化需求?。?）使用3.3V電源，無(wú)需額外的高壓，即可正常運(yùn)行。本次設(shè)計(jì)采用OLED顯示模塊，它可以將檢測(cè)到的實(shí)時(shí)信息以高清晰度的形式展示在液晶屏上，以滿足用戶的需求。4.2.6JQ8400語(yǔ)音播放模塊電路設(shè)計(jì)8400語(yǔ)音播放模塊擁有USB接口，可以輕松地更換SPI-flash中的語(yǔ)音內(nèi)容，大大減少了安裝上位機(jī)時(shí)需要更換語(yǔ)音的繁瑣步驟。此外，SPIFLASH可以直接模擬為U盤(pán)，就像拷貝U盤(pán)一樣，極大地提高了使用效率，而且不受任何電腦系統(tǒng)的限制。所以在此次設(shè)計(jì)中作為語(yǔ)音提醒模塊，主要是在超聲波模塊檢測(cè)到坐姿不端正時(shí)，語(yǔ)音模塊進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)來(lái)提醒使用者端正坐姿。一、模塊特征1、支持MP3、WAV高品質(zhì)音頻格式，聲音優(yōu)美。2、24位DAC輸出，動(dòng)態(tài)范圍支持90dB，信比85dB3、支持兩線串口控制，AD控制4、USB更新語(yǔ)音文件，無(wú)需安裝驅(qū)動(dòng)，無(wú)需安裝軟件，直接拷貝，快速便捷。支持XP系統(tǒng)，WIN7、WIN8、WIN10系統(tǒng)。5、支持上一曲，下一曲，播放、暫停、停止、選曲、等常用功能控制6、支持自由組合播放7、支持30級(jí)音量調(diào)節(jié)。8、支持循次數(shù)設(shè)置，更多應(yīng)用，更人性化9、專用的BUSY信號(hào)輸出指示10、成熟的指令和指令解析，讓?xiě)?yīng)用更穩(wěn)定11、專用配套上位機(jī)，快速上手，方便調(diào)試，指令自動(dòng)生成。二、應(yīng)用領(lǐng)域1、在工業(yè)生產(chǎn)管理方面，我們涉及到許許多多的設(shè)備和系統(tǒng)；2、智能交通系統(tǒng)，如收費(fèi)站和停車場(chǎng)，可以通過(guò)語(yǔ)音提示來(lái)幫助駕駛者。此外，還可以用于廣告宣傳；3、門(mén)禁系統(tǒng)已經(jīng)啟動(dòng)，并且已經(jīng)通過(guò)了考勤審核；4、在安防領(lǐng)域，人體感應(yīng)技術(shù)可以提供安全語(yǔ)音和溫馨提示；5、在游戲行業(yè)，搖擺機(jī)、碰碰車和籃球機(jī)都可以使用；6、醫(yī)療設(shè)備，如呼叫器和叫號(hào)機(jī)，可以提供便捷的服務(wù)；4.2.7獨(dú)立按鍵電路模塊本次設(shè)計(jì)采用獨(dú)立的按鍵模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)界面的切換，并且可以調(diào)整閾值的上下限值，以便更好地控制運(yùn)作狀態(tài)。此外，該開(kāi)關(guān)不具備自鎖功能，只要按下一次，信號(hào)就會(huì)發(fā)生一次跳變，從而提高操作的靈活性和效率。當(dāng)沒(méi)有按下任何操作時(shí)，僅僅是兩組引線相互聯(lián)系，但是當(dāng)按下任務(wù)后，四個(gè)引線就會(huì)被緊密地聯(lián)系到一起。因此，為了獲得更高的精度，最好先使用“二極管、電阻、蜂鳴檔”來(lái)檢查每個(gè)引線的流暢度。通常：4腳按鍵的操作需要從對(duì)角線的兩個(gè)引腳開(kāi)始，按鍵原理圖如圖4.5所示圖4.5按鍵原理圖4.2.8CRT5000紅外反射傳感器模塊特色：1、采用TCRT5000紅外反射傳感器2、檢測(cè)距離：1mm~8mm適用，焦點(diǎn)距離為2.5mm3、比較器輸出，信號(hào)干凈，波形好，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，超過(guò)15mA。4、配多圈可調(diào)精密電位器調(diào)節(jié)靈敏度5、工作電壓3.3V-5V6、輸出形式：數(shù)字開(kāi)關(guān)量輸出（0和1）7、設(shè)有固定螺栓孔，方便安裝8、小板PCB尺寸：3.2cmx1.4cm9、使用寬電壓LM393比較器模塊功能介紹：TCRT5000傳感器的光敏三極管會(huì)持續(xù)地接收并捕捉到周圍環(huán)境中的信號(hào)。如果這些信號(hào)未能及時(shí)傳送到傳感器，光敏三極管將會(huì)保持開(kāi)啟，此時(shí)電平會(huì)升高，表明光敏三極管正常工作。如果信號(hào)傳送到了預(yù)定的區(qū)域，光敏三極管將會(huì)保持開(kāi)啟，此時(shí)電平會(huì)降至最高。傳感器電路圖如圖4.6所示。圖4.6傳感器電路圖4.3軟件設(shè)計(jì)（1）軟件平臺(tái)程序用keil5;（2）畫(huà)原理圖用AD;（3）編程語(yǔ)言用C語(yǔ)言;（4）設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖.4.3.1編程語(yǔ)言選擇由于程序非常復(fù)雜，需要大量的浮點(diǎn)運(yùn)算，所以選擇使用C語(yǔ)言來(lái)完成它。C語(yǔ)言是一種高級(jí)語(yǔ)言，它在大多數(shù)單片機(jī)中都能發(fā)揮出它的優(yōu)勢(shì)，而匯編語(yǔ)言則無(wú)法提供同樣的功能。（1）無(wú)論是處理器的指令集還是存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)，都可以輕松掌握。（2）在編寫(xiě)代碼的過(guò)程中，我們可以通過(guò)調(diào)用編譯器來(lái)控制寄存器的位置，而無(wú)必關(guān)注（3）中的具體信息，如存儲(chǔ)器的位置或者數(shù)據(jù)的種類。（4）通過(guò)將多個(gè)變量組合在一起，可以顯著提升程序的可讀性。（5）通過(guò)使用與人類思維更為接近的關(guān)鍵詞和操作函數(shù)，我們可以提高效率。（6）使用匯編語(yǔ)言可以顯著縮短程序的開(kāi)發(fā)和調(diào)試時(shí)間，從而提高效率。（7）C語(yǔ)言的庫(kù)文件包含了大量的可靠的示例，以滿足用戶的需求。（8）使用C語(yǔ)言，我們可以實(shí)現(xiàn)模塊化編程，這樣就可以將原有的程序擴(kuò)展到新的版本。（9）C語(yǔ)言具備出色的可移植性，并廣泛應(yīng)用，編譯器的使用范圍極廣，已經(jīng)編寫(xiě)的程序也可以輕松地遷移至不同的設(shè)備和環(huán)境，而匯編語(yǔ)言則存在著許多不足，如缺乏實(shí)時(shí)的更新和更復(fù)雜的編程語(yǔ)言，因此，C語(yǔ)言具備了更強(qiáng)大的實(shí)現(xiàn)力和更高的使用效率。4.3.2Keil程序開(kāi)發(fā)環(huán)境Keil作為美國(guó)公司KeilSoftware有限公司出品的51系列兼容單片機(jī)C編程語(yǔ)言應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)，具備卓越的功用、完善的架構(gòu)、清晰的文檔、便捷的操作和高度的穩(wěn)定性，使得它成為單片機(jī)開(kāi)發(fā)的理想選擇。Keil是一個(gè)全面的編程解決方案，它擁有C編譯、宏匯編、連接器、數(shù)據(jù)庫(kù)管理以及高效的仿真測(cè)試工具，并且可以使用微控制室（μVision）來(lái)實(shí)現(xiàn)它們的結(jié)合。使用Keil可以輕松地訪問(wèn)各種不同的操作系統(tǒng)，如WIN98、NT、WIN2000、WINXP。Keil可謂是編程界的佼佼者，它擁有簡(jiǎn)單、高效、可靠的編碼性能，可以支持匯編語(yǔ)言，并且擁有完善的集成環(huán)境和強(qiáng)力的軟件模擬和調(diào)試工具，這些都能夠讓您在編寫(xiě)過(guò)程中更加輕松高效。（1）Keil是一款多用途的應(yīng)用程序，它可以在WINXP、WIN7以及其他多種操作系統(tǒng)中運(yùn)行，并且擁有豐富的庫(kù)函數(shù)及高效的開(kāi)發(fā)工具。（2）Keil提供了一個(gè)完整的開(kāi)發(fā)流程，包括編輯、編譯、連接和調(diào)試，其界面如圖4.7所示，為用戶提供了一個(gè)便捷的體驗(yàn)。Keil軟件界面如圖4.7所示。圖4.7程序總體流程圖4.3.3FlyMcu程序燒錄軟件介紹FlyMcu是一款強(qiáng)大的STM32燒錄程序軟件，它能夠幫助單片機(jī)開(kāi)發(fā)者輕松實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的電路編程（ICP）和應(yīng)用編程任務(wù)，并且能夠快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)、讀取器件信息，從而提高系統(tǒng)的性能和可靠性。使用CH340等串行燒寫(xiě)模塊，可以輕松獲取到單片機(jī)的編寫(xiě)程序。只有將PC、編寫(xiě)模塊和編寫(xiě)模塊完美結(jié)合，才能夠輕松訪問(wèn)“hex”和“開(kāi)始編程（P）”兩個(gè)編寫(xiě)模塊，從而實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的編寫(xiě)。4.3.4CH340串口程序燒寫(xiě)模塊介紹CH340串口燒寫(xiě)模塊可以有效地幫助用戶快速、準(zhǔn)確地編輯STC系列單片機(jī)的程序，它采用USB接口，可以提供更加可靠的編碼效果，而且它的售價(jià)較低，功耗也較大，因此，它被認(rèn)為是開(kāi)發(fā)STC系列單片機(jī)的理想之選。一、CH340串口燒寫(xiě)模塊具有顯著的優(yōu)勢(shì)：高效率、可靠性高。（1）支持USB1.1或USB2.0通信；（2）提供了完整的功能，可以使用各種不同的操作系統(tǒng)，包括WIN98、WINME、WIN2000、WINXP、VISTA和WIN7;（3）使用USB接口來(lái)提供電源；（4）當(dāng)進(jìn)行芯片編碼時(shí)，您可以通過(guò)自己的電池或者通過(guò)USB口獲得電力，但是請(qǐng)ACK您的電池的容量小于500mA，這樣才能確保您的編碼過(guò)程順利進(jìn)行；（5）完成編程后，不會(huì)對(duì)目標(biāo)板造成任何影響；（6）STC芯片可以被完美地?zé)?，涵蓋了所有類型；（7）該編程器具有3.3V和5V兩種電壓輸入接口，可滿足多種需求；（8）與傳統(tǒng)的串行接口相比，這種技術(shù)的運(yùn)行效率和可靠性都大大提高了；（9）使用最新進(jìn)口芯片，可以實(shí)現(xiàn)快速、可靠的編程功能；二、CH340串口燒寫(xiě)模塊引腳說(shuō)明（1）+5V5V輸出，因有USB電源線，故本開(kāi)發(fā)板不接，不需要（2）VCC本開(kāi)發(fā)板不接，不需要（3）3V33.3V輸出，本開(kāi)發(fā)板不接，不需要（4）TXD接單片機(jī)的RXD引腳（5）RXD接單片機(jī)的RXD引腳（6）GND接GND。第5章整體調(diào)試5.1制作流程隨著技術(shù)的進(jìn)步，手工焊接已經(jīng)逐漸被替代，許多工廠已經(jīng)開(kāi)始使用先進(jìn)的焊接技術(shù)來(lái)提高生產(chǎn)效率。因此，焊接技術(shù)的發(fā)展也為控制系統(tǒng)的使用提供了更多的可能性。1.首先，將待焊部位徹底清潔，以除掉任何污垢、油漬或其他雜物，并且將待焊部位的兩個(gè)邊緣朝著特定的方向進(jìn)行拉伸，以確保它們之間沒(méi)有任何連線，以免影響最終的焊接質(zhì)量。為了確保兩個(gè)元器件的成功焊接，首先應(yīng)該使用電烙鐵，并且確保它們之間沒(méi)有任何摩擦。如果發(fā)現(xiàn)烙鐵頭與其他部位摩擦，則應(yīng)該立即停止使用。2.為了使焊接更順利，應(yīng)該使用電烙鐵，并且確保它的溫度保持在400℃以內(nèi)，以免影響最終的成功。為了保證焊接質(zhì)量，建議將焊接部位加熱2秒鐘。這樣，才能確保焊接質(zhì)量。如果想將已經(jīng)焊接好的部分拆開(kāi)，還應(yīng)該對(duì)它們進(jìn)行預(yù)防性檢查。建議將焊錫絲放置于焊縫周圍，讓它們保持光滑。還建議將電烙鐵放置于焊縫周圍，并對(duì)它們施加適量溫度。這樣，才能確保我們能夠安全地拆開(kāi)部分。3.如果發(fā)現(xiàn)焊縫不夠精細(xì)，應(yīng)該立即修復(fù)它們，避免造成更大的破壞。當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可以考慮更換部件。這可以分為兩種：第一種是由于焊料供應(yīng)不足導(dǎo)致的，這時(shí)候可以在焊縫上加入更少的焊料，以避免影響后續(xù)的部件。如果第二種情況下焊錫太多，若不行建議采取措施，例如將電烙鐵移至焊縫，這樣可以將剩下的焊錫清除。4.對(duì)焊縫進(jìn)行全面的檢測(cè)，包括確認(rèn)焊縫的形狀、光澤、牢固程度，并且確認(rèn)是否存在任何與其他部件的聯(lián)系。經(jīng)過(guò)精心的系統(tǒng)調(diào)試，發(fā)現(xiàn)了一些明顯的缺陷，比如明顯的斷線、正負(fù)極的錯(cuò)誤和相互的干擾，甚至出現(xiàn)了虛焊的情況。為了確認(rèn)這些缺陷，使用了萬(wàn)用表進(jìn)行了檢查，確認(rèn)了電源的正負(fù)極之間的短路情況，從而確認(rèn)了系統(tǒng)的完好性。構(gòu)建好測(cè)試平臺(tái)之后，就要把軟件程序調(diào)整好，如果軟件調(diào)試無(wú)問(wèn)題，接下來(lái)就可以檢查系統(tǒng)函數(shù)是否符合需求，如果函數(shù)有問(wèn)題，就要持續(xù)調(diào)試軟件，重復(fù)進(jìn)行，直至全部功能均滿足為止。軟件的測(cè)試程序是以下幾個(gè)。（1）KeiluVision5軟件首先建立一個(gè)項(xiàng)目：點(diǎn)擊菜單欄“工程”，錄入新建項(xiàng)目名稱，存檔備用；再選擇微控制器型號(hào)“STM32F103”。（2）新增用戶源文檔：對(duì)新建空白文檔進(jìn)行編寫(xiě)程序源碼，碼完成保存文檔和擴(kuò)充文檔名“設(shè)計(jì)名稱.c”，新增文檔即可。（3）點(diǎn)擊編輯按鈕后，系統(tǒng)將開(kāi)始執(zhí)行相關(guān)的代碼，同時(shí)，也將顯示一些相關(guān)的警告（Warning不需要管）。若發(fā)現(xiàn)任何異常，只需點(diǎn)擊警告，就可以立即查明原因，然后根據(jù)警告的指引，修復(fù)或更新代碼，以確保其功能滿足預(yù)期的需求。圖5.1為編程調(diào)試無(wú)誤界面圖圖5.1程序編譯無(wú)誤提示界面圖5.1.1硬件測(cè)試最后一步是總體的軟件測(cè)試，重點(diǎn)是使用萬(wàn)用表、直流電源或者示波器來(lái)檢驗(yàn)焊接完成的板子的總體性能，主要是檢驗(yàn)每一個(gè)設(shè)備是否處于正常狀態(tài)中，分兩部分：動(dòng)調(diào)試和靜調(diào)試。一、靜態(tài)調(diào)試包括四種不同的方法，它們各自都有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和缺陷。（1）通過(guò)肉眼檢查，確保焊接點(diǎn)完整，檢查相鄰部件之間的連接情況，并確保管腳處沒(méi)有出現(xiàn)短路現(xiàn)象。（2）首先，使用萬(wàn)用表進(jìn)行檢查，以確保電源不會(huì)發(fā)生短路，并檢查管腳是否連接正確，以確保接線無(wú)誤。（3）經(jīng)過(guò)第一步和第二步的檢查，一切正常，我們可以開(kāi)始上電。上電后，我們會(huì)仔細(xì)檢查每一個(gè)部件，確保它們都能正常運(yùn)行，并且進(jìn)行一系列的功能測(cè)試。（4）經(jīng)過(guò)綜合檢查測(cè)試，發(fā)現(xiàn)僅有在單片機(jī)開(kāi)發(fā)板上進(jìn)行測(cè)試時(shí)，這種測(cè)試方法才能被有效地應(yīng)用，而在本文中，則不適用。5.2模塊測(cè)試5.2.1顯示模塊測(cè)試圖5.2顯示模塊測(cè)試連接電源，打開(kāi)開(kāi)關(guān)，所有示所有數(shù)據(jù)都能在屏幕上正常顯示如圖5.2所示。5.2.2超聲波測(cè)距模塊測(cè)試圖5.3近距離測(cè)試圖5.4近距離測(cè)試結(jié)果顯示圖5.5遠(yuǎn)距離測(cè)試圖5.6遠(yuǎn)距離結(jié)果顯示近距離測(cè)試中將手放入距離測(cè)距模塊較近位置（如圖5.3），此時(shí)顯示模塊顯示距離位置（如圖5.4），同時(shí)語(yǔ)音模塊進(jìn)行距離過(guò)近提醒。當(dāng)把手放到距離較遠(yuǎn)超出預(yù)設(shè)范圍值時(shí)（如圖5.5），此時(shí)顯示模塊會(huì)顯示具體距離（如圖5.6），同時(shí)語(yǔ)音播報(bào)模塊會(huì)發(fā)出距離過(guò)遠(yuǎn)提醒。5.2.3紅外線感應(yīng)模塊測(cè)試圖5.6紅外線感應(yīng)模塊靜止?fàn)顟B(tài)圖5.7紅外線與蜂鳴器工作狀態(tài)當(dāng)紅外線監(jiān)視前方?jīng)]有發(fā)現(xiàn)有人趴桌子時(shí)，此時(shí)紅外線感應(yīng)裝置為靜止?fàn)顟B(tài)（如圖5.6）當(dāng)感應(yīng)到前方有人趴桌子時(shí)紅外線連接的蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，進(jìn)行疲勞提醒（如圖5.7）5.2.4二氧化碳檢測(cè)模塊圖5.8傳感器靜止自動(dòng)監(jiān)測(cè)圖5.9此時(shí)顯示空氣質(zhì)好圖5.10空氣凈化裝置靜止圖5.11將空氣質(zhì)量變差圖5.12顯示空氣質(zhì)量變差圖5.13空氣凈化裝置啟動(dòng)打開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)二氧化碳傳感器自動(dòng)檢測(cè)空氣質(zhì)量（如圖5.8），當(dāng)檢測(cè)到空氣中二氧化碳含量較低時(shí)，顯示屏顯示二氧化碳濃度（如圖5.9），濃度較低時(shí)空氣凈化裝置靜止（如圖5.10），通過(guò)引燃紙張將傳感器周圍空氣質(zhì)量變差后再次檢測(cè)空氣質(zhì)量（如圖5.11），檢測(cè)到空氣二氧化碳含量較高，顯示屏顯示二氧化碳濃度（如圖5.12），同時(shí)空氣凈化裝置自行啟動(dòng)（如圖5.13）5.2.5亮度檢測(cè)模塊圖5.14環(huán)境較暗時(shí)LED燈最亮狀態(tài)圖5.15通過(guò)燈光模擬環(huán)境較量圖5.16LED燈自動(dòng)熄滅當(dāng)光敏電阻檢測(cè)到當(dāng)環(huán)境較暗時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)LED燈為最亮狀態(tài)（如圖5.14），當(dāng)通過(guò)手機(jī)燈光照射光敏電阻模擬環(huán)境較亮?xí)r（如圖5.15），LED燈自動(dòng)熄滅（如圖5.16）5.2.6獨(dú)立按鍵圖5.17未通過(guò)獨(dú)立按鍵操控舵機(jī)圖5.18按動(dòng)獨(dú)立按鍵圖5.19控制舵機(jī)角度未按動(dòng)獨(dú)立按鍵式，舵機(jī)程靜止?fàn)顟B(tài)（如圖5.17），按動(dòng)獨(dú)立按鍵（如圖5.18），舵機(jī)黑色搖臂發(fā)生角度變化以模擬課桌角度（如圖5.19）5.3測(cè)試結(jié)果通過(guò)導(dǎo)線連接電源模塊通電，打開(kāi)開(kāi)關(guān)所有模塊功能全部開(kāi)啟：1.顯示模塊顯示所有參數(shù)，顯示模塊運(yùn)行正常2.距離檢測(cè)模塊開(kāi)始距離檢測(cè)，當(dāng)人距離其小于40cm大于50cm時(shí)，通過(guò)連接的語(yǔ)音模塊進(jìn)行語(yǔ)音提醒，距離檢測(cè)模塊與語(yǔ)音播報(bào)模塊運(yùn)行正常3.溫度檢測(cè)模塊所連接風(fēng)扇開(kāi)始工作，通過(guò)顯示模塊觀察20℃-25℃轉(zhuǎn)速為最低檔、25℃-30℃為風(fēng)扇轉(zhuǎn)速為中檔、30℃-35℃風(fēng)扇轉(zhuǎn)速為最高檔，溫度檢測(cè)模塊運(yùn)行正常4.獨(dú)立按鍵通過(guò)單片機(jī)與舵機(jī)相連，當(dāng)按獨(dú)立按鍵高度“加”按鍵舵機(jī)搖臂順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，按“減”按鍵時(shí)舵機(jī)搖臂逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)模擬桌面調(diào)節(jié)，獨(dú)立按鍵模塊與舵機(jī)運(yùn)行正常5.空氣檢測(cè)模塊與模擬空氣凈化器相連接，當(dāng)空氣超標(biāo)時(shí)模擬的空氣凈化器開(kāi)始主動(dòng)工作，空氣檢測(cè)模塊與空氣凈化裝置運(yùn)行正常6.光敏電阻與LED照明模塊連接，光敏電阻會(huì)根據(jù)感應(yīng)到環(huán)境亮度而主動(dòng)調(diào)節(jié)LED燈亮度，光敏檢測(cè)與LED燈運(yùn)行正常7.紅外感應(yīng)模塊與蜂鳴器連接，當(dāng)紅外感應(yīng)檢測(cè)到人疲勞時(shí)通過(guò)單片機(jī)給蜂鳴器發(fā)送指令，蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，紅外檢測(cè)模塊運(yùn)行正常第6章總結(jié)與展望隨著時(shí)代的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越普及,智能書(shū)桌也隨之興起,它是以單片機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)應(yīng)用而生。在當(dāng)今社會(huì)中智能家居已經(jīng)成為人們生活當(dāng)中常見(jiàn)且必不能少的一部分了。雖然現(xiàn)在很多學(xué)校都有自動(dòng)化設(shè)備來(lái)輔助學(xué)生學(xué)習(xí)，但是這些都是傳統(tǒng)意義上設(shè)計(jì)出來(lái)的，功能單一化、低效率等缺點(diǎn)沒(méi)有解決好,所以我們要將智能書(shū)桌變得更加全面與系統(tǒng)化,讓更多兒童都能享受科技發(fā)展所帶來(lái)的福利。智能書(shū)桌的發(fā)展,可以說(shuō)是在關(guān)注兒童健康方面很大的進(jìn)步。在當(dāng)今社會(huì)中人們對(duì)生活水平要求越來(lái)越高。而單片機(jī)與其他技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生了很多不同功能的產(chǎn)品來(lái)滿足使用者需求,例如:辦公、學(xué)習(xí)等方面都有其自己獨(dú)特之處;同時(shí)也促進(jìn)著相關(guān)行業(yè)和領(lǐng)域間合作，共同成長(zhǎng)壯大等，所以說(shuō)發(fā)展智能書(shū)桌必定是大勢(shì)所趨!智能書(shū)桌的發(fā)展,可以說(shuō)是一個(gè)社會(huì)需要共同面對(duì)的問(wèn)題。它需要我們國(guó)家、家庭和學(xué)校等多方面共同努力。而目前來(lái)說(shuō)市場(chǎng)上還沒(méi)有一款能夠?qū)崿F(xiàn)智能管理功能的產(chǎn)品來(lái)供大家使用;同時(shí)也缺乏一些其他方面功能比如:音樂(lè)播放系統(tǒng)、書(shū)籍閱讀與學(xué)習(xí)等等,因此未來(lái)將會(huì)有更多類似于這種有著圖書(shū)推薦類軟件或者是其他閱讀類軟件供人們選擇,從而更好地促進(jìn)智能類家具的發(fā)展進(jìn)步。結(jié)論由于智能技術(shù)的發(fā)展，智慧家庭已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)的必備產(chǎn)品，其中，家中有兒童的需求量最大，這也受到了消費(fèi)者的廣泛關(guān)注。在當(dāng)今社會(huì)，擁有一套完善的智能化書(shū)桌，既可以幫助孩子們緩解壓力，又可以提供良好的學(xué)習(xí)氛圍，從而提升他們的身體素質(zhì)、思維活躍度以及實(shí)際操作技巧。在這項(xiàng)研究中，參考了國(guó)內(nèi)外的有益的信息，并且深入探討了目前市面上的兒童智能家具的情況。在這種情況下，開(kāi)發(fā)一款適合6‐16歲的兒童使用的智能家具是十分有必要的。經(jīng)過(guò)詳細(xì)的技術(shù)細(xì)節(jié)分析，確定了各個(gè)功能模塊的必備條件，從而確保了最終的設(shè)計(jì)方案的有效執(zhí)行。綜合來(lái)看，研究得出的總體結(jié)論是：這款智能書(shū)桌采用STM32單片機(jī)作為其主要組件，配備溫度傳感器，可收集環(huán)境溫度值，并將其轉(zhuǎn)化成可用于指定功能的數(shù)碼信息，然后經(jīng)過(guò)無(wú)線傳輸，最終被STM32單片機(jī)接收，從而調(diào)節(jié)出適當(dāng)?shù)臏囟?，同時(shí)，還配備有按鍵式的操作，可輕松完成對(duì)書(shū)桌的操作。并且，當(dāng)書(shū)桌出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，鍵盤(pán)顯示屏上會(huì)顯示當(dāng)前書(shū)桌的溫度、濕度值，并提示用戶進(jìn)行調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)能較好地滿足用戶對(duì)智能書(shū)桌的控制需求。但在實(shí)際應(yīng)用中，