一种基于太阳能的智能卧室照明时钟系统的制作方法

本实用新型涉及一种基于太阳能的智能卧室照明时钟系统，本系统应用于卧室内智能照明和时钟功能，可以给生活提供很大方便，属于电子技术领域。

背景技术：

随着经济的发展，人们追求更好的生活品质，科学技术的进步给人们带来了越来越多的科技产品，相对于简单机械的产品人们更喜欢方便、智能的电子产品。

传统的发电是以火力发电为主，这种电力产出需要消耗很大的资源而且污染严重。如今太阳能的使用技术得到了很大的发展，太阳能电池能够提供稳定的直流电压为很多使用低电压、直流电压的节能产品提供了可靠节能的安全电源，并且使用太阳能可以节约资源保护环境。LED灯光源特性优于传统的灯泡，它使用直流低电压比较安全，功率小、寿命长可以代替传统的光源。热释电人体红外传感器在很多监控方面被广泛使用，它具有良好的性能和高的性价比，配合stm32单片机可以做出精细化的智能的控制系统。

传统的室内照明系统是以220V的交流电提供电力、手动开关控制，当处于黑暗情况下时人要在黑暗中摸索寻找开关对于家人和小孩子很不安全，有时候人要忍受着寒冷去关灯和开灯，传统亮灯方式是突然的亮起会给人的眼睛带来很大的不适和烦躁，室内的钟表和闹钟都是单独存在的一般使用电池供电造成资源的浪费，将时钟、闹钟技术结合到室内照明控制系统中可以节约资源将功能集成化。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于太阳能的智能卧室照明时钟系统，一种可以根据不同热释电传感器的信号来判断人的状态结合单片机控制实现卧室内 LED灯的智能控制并提供时钟功能，实现卧室照明的智能化。它由太阳能电源模块、热释电人体红外监控模块、电子时钟模块、LED照明模块、单片机控制模块组成。太阳能电源模块由太阳能电池、蓄电池组、稳压芯片LM317组成为系统中其他模块提供电源功能，热释电人体红外监控模块由热释电人体红外传感器、菲涅尔透镜、运放LM358、OP07等组成用来获取人的位置及状态情况，电子时钟模块使用stm32单片机的定时器中断功能模拟时钟、闹钟等功能，LED 照明模块主要通过PWM波方式来控制LED灯的亮灭，单片机控制模块以 stm32f103rct6单片机为核心获取其他模块的信号并作出相应的判断和处理。

本实用新型专利通过以下方案予以实现：

使用太阳能电源模块给系统供电，太阳能电源模块由太阳能电池、蓄电池组、稳压芯片LM317组成，太阳能电池吸收太阳光给蓄电池组充电，使用稳压芯片LM317将蓄电池输出的24V电压转为12V、5V和3.3V电压，使用24V的 LED灯为卧室大灯，使用12V的LED灯为床头灯。使用热释电人体红外监控模块对人的位置和状态进行监测，热释电人体红外监控模块由热释电人体红外传感器、菲涅尔透镜、运放LM358、OP07等组成，通过热释电传感器获得的信号，经过LM358放大滤波电路处理，再由OP07窗口比较电路根据其电压范围输出相应的电压信号，使用三个热释电人体红外探测模块编号为1、2、3。将热释电传感器1放置在卧室门框上调节探测范围使其在竖直方向半径1.5米、水平方向半径1米，将热释电传感器2放置从卧室门到床边的一面墙上，调节探测范围为半径1.2m，将热释电传感器3放置床头上方40厘米处，调节探测范围为半径 40cm、竖直探测角度45°-90°保证人躺在床上睡觉时探测不到坐起或者伸手时可以探测到。根据三个传感器的参数判断人的状态进行相应的LED灯操作。系统使用的单片机控制模块以stm32f103rct6单片机为核心接收并处理三个热释电人体红外监控模块的输出信号感知环境变化，来调整灯的状态。

电子时钟模块使用stm32单片机的定时器中断功能产生1秒的定时中断来模拟时钟、闹钟等功能，单片机每累计1000秒时进行秒数补偿减少误差，电子时钟模块通过液晶屏显示时间并具有触控功能，使用stm32单片机进行1秒的定时，在中断累加秒数，模拟24小时制的时钟和日历功能，通过与正常钟表1000 秒比对记录误差，在单片机累计1000秒时进行误差补偿，使用触摸屏来模拟输入界面用来初始化时钟的日期、时间和设置闹钟时间，将当前时间与闹钟时间进行比对当相等时使用蜂鸣器提醒并且缓慢的打开床头灯。系统使用的LED照明模块使用占空比逐渐增大的PWM波来控制LED灯缓慢的亮起来减少人的刺眼感。

本系统使用高性能的stm32f103rct6单片机配合软件程序可以免去卧室中灯的开关控制或者手动无线控制，给人的生活带来很大方便，实现卧室照明的智能控制。

附图说明

图1为本实用新型专利的一种基于太阳能的智能卧室照明时钟系统的整体结构图。

图2为本实用新型专利的LM317稳压电路图。

图3为本实用新型专利的热释电人体红外模块电路图。

图4为本实用新型专利的PWM控制LED灯模块电路图。

图5为本实用新型专利的卧室内模块布局图。

具体实施方式

结合附图对本实用新型专利进一步说明。

本实用新型专利中使用太阳能电池，但是太阳能电池不能储存电能，所以需要使用蓄电池组，从蓄电池组输出的是24V的电压高于本系统设计的要求电压，所以使用LM317稳压电路来将24V电压转为12V、5V、3.3V电压。LM317 稳压电路如图2所示，输出的电压u₀(单位：伏)：

调节相应的R4和R3的阻值输出12V、5V、3.3V的电压做模块电源使用。

系统使用到了热释电人体红外模块，热释电传感器感应到红外辐射时可以输出电压信号，但是输出的电压信号为毫伏级别，所以需要将热释电的信号经过放大电路、滤波电路、窗口比较电路处理，这样可以输出一个3V的电压信号让单片机使用；热释电人体红外模块电路如图3所示，模块中的放大电路采用 LM358两级反向放大，放大倍数在1500倍左右；人在卧室中的移动频率大约为 0.5HZ-10HZ，所以模块中的采用带通滤波电路；OP07窗口比较电路可以检测输入电压u的范围，如果输入电压在UA-UB之间则输出高电压，如果在范围之外则输出低电压，模块设计中UA为3.3V、UB为1.0V。

为减少LED灯突然开启给人眼造成的不适实现人性化的设计，系统使用了LED照明模块，使用单片机输出占空比从5％逐渐增大到100％的PWM波经过OP07同相放大电路放大后来驱动LED灯使其在5秒内缓慢的亮起来，减少刺眼的感觉，电路图如图4所示。

结合图5可以在卧室中安置系统设计中采用的模块。根据图1的流程当人进入卧室时，热释电传感器1探测到信号传递到单片机，单片机控制缓慢的打开卧室大灯，并在软件中标记卧室有人；当人靠近床头时，热释电传感器3探测到信号传递给单片机，单片机控制缓慢的打开床头灯并且给液晶屏供电在屏幕上显示当前的日期时间3秒后给屏幕断电，延时5秒后再次读取热释电传感器3的信号，如果热释电传感器3的信号仍为高，则表示人仍在床头所以关闭卧室大灯，如果热释电传感器3的信号为低，则打开热释电传感器2，读取热释电传感器2的信号，如果热释电传感器2的信号为高则表示人离开床头则打开卧室大灯关闭床头灯，如果热释电传感器2的信号为低则表示人躺在床上了准备睡觉所以关闭床头灯；当人睡到半夜突然醒来，只要坐起或者向上伸伸手热释电传感器3就能探测到信号，点亮屏幕显示时间和缓慢的打开床头灯；当设置的闹钟时间到了，单片机控制蜂鸣器提醒并且点亮屏幕显示时间和缓慢的打开床头灯，此时只要坐起或者向上伸伸手热释电传感器3就能探测到信号就能停止闹钟。当人要离开卧室时，当走到门口时热释电传感器1探测到信号并且读取软件中的标记位判断人此时是离开还是进入，如果离开则将标志位置0关闭室内所有的灯。

本实用新型专利应用在卧室中可以实现智能自动的照明控制，使用太阳能节能环保，LED灯的照明方式结合时钟、闹钟功能实现了人性化的设计，稍加改动可以应用于其他室内场合，具有很好的应用前景。