一种具有环境质量与学习状态监测功能的LED台灯的制作方法

本发明公开了一种具有环境质量与学习状态监测功能的LED台灯，属于生活领域。

背景技术：

科技部于2012推出“十城万盏”示范城市计划，提出到2015年，半导体产值规模达到5000亿元。LED作为新一代的绿色照明光源，是继电阻发光光源、电弧和气体发光光源、荧光粉发光光源之后的第四代新型光源。LED技术在照明领域的应用已经引发了一场新的照明技术领域的革命。

LED商业化照明已经得到大范围的推广，现在已经有市场上已经有许许多多的各种上LED灯具，在国内许多家庭用户得到了普遍应用，尤其是在家用台灯领域，已经基本被LED照明技术取代。家用式台灯虽然已经诸多采用LED照明技术，但是这些LED家用台灯依然与传统台灯并根本上照明区别，依然有着功能结构单一，照明控制方式老套的缺点。随着智能家居概念的推广，目前市场上功能结构单一的这些LED家用台灯已经不能满足用户需要。

因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种具有改良结构的LED台灯，以克服现有技术中的缺陷。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种具有环境质量与学习状态监测功能的LED台灯。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种具有环境质量与学习状态监测功能的LED台灯，包括处理器模块、电源模块、语音交互控制模块、LED照明模块、粉尘颗粒检测模块、有害气体检测模块、温湿度检测模块、LCD显示模块、FLASH闪存模块、时钟模块和蓝牙通讯模块；所述处理器模块由电阻R23、3个电容C34、C35、C41、排针P2、晶振Y2、处理器U4组成；所述的语音交互控制模块由4个电阻R6、R7、R11、R15、14个电容C13-C20与C26-C29、晶振Y1、扬声器SPK1、麦克风MK1、语音识别芯片U5组成，与FLASH闪存模块均通过串行SPI接口连接处理器模块；所述粉尘颗粒检测模块由电阻R3、电容C8、三极管Q1、2个粉尘传感器U1和U2组成，通过GPIO与定时器接口连接处理器；所述有害气体检测模块通过ADC接口连接处理器；所述温湿度检测模块与LED照明模块均通过专用串行同步通信接口连接处理器，LED照明模块由6个电阻R1-R6、9个LED灯珠D1-D9、驱动芯片U1组成；所述LCD显示模块由显示屏LCD组成，通过并行FSMC与SPI接口连接处理器；所述时钟模块通过IIC接口连接处理器，由2个电阻R24-R25、电容C40、电池BT1、时钟芯片U8组成；所述蓝牙模块由2个电阻R4-R5、电容C12、2个二极管D1-D2、蓝牙模块U3组成，通过通用USART串行接口连接处理器。

本发明的一种具有环境质量与学习状态监测功能的LED台灯还设置为：所述系统电源模块由接插件CN1、4个电容C36、C38、C43-C44、二极管D5、电感L5、2个稳压芯片U7和U9组成。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的一种具有环境质量与学习状态监测功能的LED台灯，设置有语音交互控制模块、粉尘颗粒检测模块、有害气体检测模块、LED照明模块、温湿度检测模块、LCD显示模块、FLASH闪存模块、时钟模块和蓝牙通讯模块等，实现家用式台灯的多功能化语音交互控制功能，大大增强了家用式台灯的实用性功能与人性化交互控制功能；实时的用户注意力监测功能，为用户培养学习主观能动性提供更为友好的帮助。

附图说明

图1是本发明的系统模块结构示意图，

图2是系统处理器模块电路图，

图3是系统语音交互控制模块电路图，

图4是系统粉尘颗粒检测模块电路图，

图5是系统LED照明模块电路图，

图6是系统LCD显示模块电路图，

图7是系统电源模块电路图，

图8是系统时钟模块电路图，

图9是系统蓝牙模块电路图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种环境质量与学习状态监测家用式LED台灯，包括：处理器模块、电源模块、语音交互模块、LED模块、粉尘颗粒检测模块、有害气体检测模块、温湿度检测模块、LCD显示模块、FLASH闪存模块、时钟模块和蓝牙通讯模块；所述的语音交互控制模块与FLASH闪存模块均通过串行SPI接口连接处理器模块，粉尘颗粒检测模块通过GPIO与定时器接口连接处理器，有害气体检测模块通过ADC接口连接处理器，温湿度检测模块与LED照明模块均通过专用串行同步通信接口连接处理器，LCD显示模块通过并行FSMC与SPI接口连接处理器，时钟模块通过IIC接口连接处理器，蓝牙模块通过通用USART串行接口连接处理器。

如图2所示，所述处理器模块由电阻R23、3个电容C34、C35、C41、排针P2、晶振Y2、处理器U4组成；电阻R23的一端与电容C41一端连接后接入处理器U4的复位管脚（管脚14），电容C34一端与晶振Y2一端连接后与处理器U4的时钟输入管脚（管脚12）相连，电容C35一端与晶振Y2另一端连接后与处理器U4的时钟输出管脚（管脚13）相连，排针P2的第二管脚与处理器U4的烧写时钟管脚（管脚76）相连，排针P2的第四管脚与烧写数据管脚（管脚72）相连，电阻R23的另一端，排针P2的第一管脚，处理器U4的电源管脚均接3.3V电源，电容C34的另一端，电容C35的另一端，电容C41的另一端，排针P2的第三管脚，处理器U4的接地管脚均接地。处理器U4实现了对整个系统的控制和处理，可以采用意法半导体公司Crotex-M3内核的STM32处理器，但不限于此。

如图3所示，所述语音交互控制模块由4个电阻R6、R7、R11、R15、14个电容C13-C20与C26-C29、晶振Y1、扬声器SPK1、麦克风MK1、语音识别芯片U5组成；电阻R6的一端以及电容C15与C16并联后的一端均接芯片U5的偏置管脚（管脚12），电容C13的一端接芯片U5的麦克管脚（管脚9），C13的另一端与R6另一端相连后接入麦克风MK1的第一管脚，电容C14的一端接芯片U5的麦克检测管脚（管脚10），C14的另一端与R7的一端相连后接入麦克风MK1的第二管脚，扬声器的正负管脚分别与芯片U5的扬声器正负管脚相连，电容C20与C18并联后一端接芯片U5的参考电压管脚（管脚18），电容C19与电阻R15并联后的一端接芯片U5的调整管脚EQ3（管脚22），C19与R15并联后另一端分别与芯片U5的调整管脚EQ2（管脚21）以及电阻R11一端相连，电容C17的一端与芯片U5的调整管脚EQ1（管脚20）相连，C17另一端与R11另一端相连，晶振Y1的时钟输出管脚（管脚3）与芯片U5的时钟输入管脚（管脚31）相连，语音识别芯片U5的SPI读写控制管脚分别与处理器U4的SPI读写控制管脚相连，电容C26-C29的一端，语音识别芯片U5的电源管脚，晶振Y1的电源管脚分别接3.3V电源，电容C26-C29与C15-C16的另一端，电阻R7另一端，语音识别芯片U5的接地管脚，晶振Y1的接地管脚分别接地。语音识别芯片U5实现对语音信号的识别处理功能，可以采用LD3320语音识别芯片，但不限于此。

如图4所示，所述粉尘颗粒检测模块由电阻R3、电容C8、三极管Q1、2个粉尘传感器U1和U2组成；电阻R3的一端接三极管Q1的基极管脚（管脚1），电阻R3的另一端接处理器U4的GPIO管脚（管脚24），三极管Q1的集电极管脚（管脚2）接粉尘传感器U1的LED管脚（管脚3），粉尘传感器U1的输出管脚（管脚5）接处理器U4的GPIO与定时器管脚（管脚25），粉尘传感器U2的第一输出管脚（管脚2）接处理器U4的GPIO与定时器管脚（管脚34），粉尘传感器U2的第二输出管脚（管脚4）接处理器U4的GPIO与定时器管脚（管脚63），电容C8的一端，粉尘传感器U1-U2的电源管脚分别接5V电源，电容C8另一端，三极管Q1的发射极（管脚3），粉尘传感器U1-U2的接地管脚分别接地。粉尘传感器U1-U2实现对室内空气中粉尘颗粒浓度检测功能，可采用DSM501系列传感器，但不限于此。

如图5所示，所述LED照明模块由6个电阻R1-R6、9个LED灯珠D1-D9、驱动芯片U1组成；电阻R4-R6的一端分别各种与驱动芯片U1的三个电流配置管脚（管脚3-5）相连，灯珠D1阳极与电阻R1一端串联，D1阴极与灯珠D2阳极串联，灯珠D2的阴极与灯珠D3的阳极串联，灯珠D3阴极与驱动芯片U1的输出B管脚（管脚13）相连，灯珠D4阳极与电阻R2一端串联，D4阴极与灯珠D5阳极串联，灯珠D5的阴极与灯珠D6的阳极串联，灯珠D6阴极与驱动芯片U1的输出A管脚（管脚14）相连，灯珠D7阳极与电阻R3一端串联，D7阴极与灯珠D8阳极串联，灯珠D8的阴极与灯珠D9的阳极串联，灯珠D9阴极与驱动芯片U1的输出C管脚（管脚12）相连，驱动芯片U1的时钟输入管脚（管脚7）与处理器U4的串行时钟管脚（管脚60）相连，驱动芯片U1的数据输入管脚（管脚8）与处理器U4的串行数据管脚（管脚59）相连，电阻R1-R3的另一端接+12V电源，驱动芯片U1的电源管脚接3.3V电源，电阻R4-6的另一端与驱动芯片U1的接地管脚分别接地。驱动芯片U1实现了对LED的驱动照明功能，可采用MBI6021芯片，但不限于此。

如图6所示，所述LCD显示模块由显示屏LCD组成；LCD的并行FSMC十六位图像显示管脚分别与处理器U4的十六位并行FSMC管脚相连，LCD的触摸功能控制管脚（管脚29-32）分别与处理器U4的串行SPI控制管脚（管脚51-54）相连。显示屏LCD实现了环境数据的实时显示以及触摸控制功能，可采用MY-05系列液晶显示屏，但不限于此。

如图7所示，所述系统电源模块由接插件CN1、4个电容C36、C38与C43-C44、二极管D5、电感L5、2个稳压芯片U7和U9组成；电容C36的一端与芯片U7输入管脚（管脚1）相连后接+12V电源，二极管D5阴极与电感L5一端相连后接芯片U7输出管脚（管脚2），电感L5另一端与电容C38一端和芯片U7采样管脚（管脚4）分别相连接入5V电源，稳压芯片U9的输入管脚（管脚3）接5V电源，U9输出管脚（管脚2和管脚4）分别与电容C43和C44一端相连再接入3.3V电源，接插件CN1电源管脚（管脚3）接+12V电源，接插件接地管脚，稳压芯片U7接地管脚，稳压芯片U9接地管脚，电容C36另一端，电容C38另一端，电容C43另一端，电容C44另一端，二极管D5阳极全部分别接地。稳压芯片U7与稳压芯片U9为整个系统提供工作所需电源，是系统稳定运行的保障，可采用LM2596和LM1117系列稳压芯片，但不限于此。

如图8所示，所述系统时钟模块由2个电阻R24-R25、电容C40、电池BT1、时钟芯片U8组成；电阻R24一端接时钟芯片IIC的SDA管脚（管脚15）相连，电阻R25一端接时钟芯片IIC的SCL管脚（管脚16）相连，电池BT1正极管脚与数字芯片U8电池输入管脚（管脚14）相连，时钟芯片中断输出管脚（管脚3）与处理器U4中断输入管脚（管脚70）相连，时钟芯片复位管脚（管脚4）与处理器U4通用GPIO管脚（管脚71）相连，时钟芯片IIC的SCL管脚（管脚16）与处理器U4的IIC的SCL管脚（管脚47）相连，时钟芯片IIC的SDA管脚（管脚15）与处理器U4的IIC的SDA管脚（管脚48）相连，电容C40的一端，电阻R24和电阻R25的另一端，时钟芯片的电源管脚分别接3.3V电源，电容C40另一端，电池BT1负极，时钟芯片的接地管脚与悬空管脚分别接地。时钟芯片U8实现了时间与日期的计时与闹钟提醒功能，可采用美信公司的DS3231芯片，但不限于此。

如图9所示，所述蓝牙模块由2个电阻R4-R5、电容C12、2个二极管D1-D2、蓝牙模块U3组成；电阻R5一端与二极管D2阳极串联，电阻R5另一端接蓝牙模块U3的通用IO口管脚（管脚31），电阻R4一端与二极管D1阳极串联，电阻R4另一端接蓝牙模块U3的通用IO口管脚（管脚32），蓝牙模块U3的串行数据输出管脚（管脚1）接处理器U4的第四串行数据输入管脚（管脚79），蓝牙模块U3的串行数据输入管脚（管脚2）接处理器U4的第四串行数据输出管脚（管脚78），电容C12的一端，蓝牙模块U3的电源管脚均接3.3V电源，电容C12另一端，二极管D1和D2的阴极，蓝牙模块U3的接地管脚均接地。蓝牙模块实现了对用户头戴设备注意力等信息的数据采集功能，可采用ATK-05模块，但不限于此。

本发明的一种具有环境质量与学习状态监测功能的LED台灯在工作过程中，台灯采集到用户说话或者其它语音播放的不同指令后，由语音识别模块实时读取处理语音信息，然后语音识别模块将处理后语音信息送入处理器模块，处理器接收语音信息后按照指定要求控制LED模块，从而达到对台灯的开关和亮度调节。蓝牙模块采样到的用户脑电信息送入处理器模块，处理器对脑电信息处理后，可针对不同状态通过语音模块进行语音提醒功能，从而达到辅助学习功能。外围多种环境信息采集传感器对室内家居环境信息进行数据采集，采集数据最终由处理器进行处理，然后处理器将数据最终通过LCD模块进行实时环境数据显示；同时LCD触控功能可接收用户的个性化设置，如闹钟、预警信息等。

以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。