一款自动充电蓝牙智能台灯的设计

周朝霞

（厦门大学嘉庚学院，福建 漳州 361305）

0 引 言

普通的台灯功能单一，不能满足特别时期时我们阅读、学习和应急的需求，目前市场上还是传统台灯占主要地位，而随着智能家居的兴起，人们对便捷生活的追求更加急切，本文将蓝牙技术应用在台灯上，可远程控制台灯开关和亮度，拥有独立电源并能自动充电，将更好地满足人们对便捷照明的需求。

1 系统设计

蓝牙台灯以STC89C52单片机为主控芯片，通过数码管显示台灯剩余电量。选用Android Studio设计了一款APP，通过蓝牙HC-06模块可实现手机终端APP控制LED的开关、亮度和颜色，选用恒压限流充电器为系统供电。整体硬件设计如1所示。

图1 整体硬件设计

2 硬件设计

蓝牙台灯硬件包括：单片机主控芯片、恒压限流充电电路、ADC采样电路、数码管显示电路、LED电路、蓝牙通信电路。

2.1 充电电路

本文设计采用恒压限流的方式给锂电池充电，外加控制电路实现自动充断电，电路由220 V转12 V变压器、整流芯片、滤波电容、稳压电路、大功率电阻、防倒流二极管组成。充电器设计电路如图2所示。

图2 充电电路

2.2 电压采样电路

电压采样选择芯片ADC0832，单片机将接收的电压值显示在4位数码管上，并用H（大于11.5 V）、F（10.4～11.5 V）、L（小于10.4 V）提醒使用者充电锂电池的大概电量。电压采样电路如图3所示。

图3 锂电池电压采样

2.3 数码管显示电路

单片机将A/D芯片采得的数据显示在数码管上，让使用者了解台灯电池的当前电量。数码管左边第一位显示H（High）、F（Fine）、L（Low），第二、第三、第四位显示电压值的十位、个位、小数。当电压值低于10.4 V时，P3.7引脚输出低电平，触发继电器接通220 V市电开始充电，电压值高于11.5 V时，断开继电器。数码管原理如图4所示。

图4 数码管显示电路

2.4 继电器电路

本次选用了5 V低电平触发继电器（高电平触发会在单片机上电瞬间闭合一次，影响使用，所以选择低电平触发）。当单片机判断锂电池电压低于10.4 V时引脚P3.7输出低电平，PNP管导通，常开端闭合，锂电池开始充电。继电器工作电路如图5所示。

图5 继电器工作电路

2.5 手机界面设计

手机端用Android Studio编写了6个按钮，该6个按钮分别发送1～6共6个数字，以实现手机通过蓝牙控制台灯的开关和亮度调整。每个灯有开灯、关灯、变暗3个按钮，按钮“开灯”设置成固定的占空比，按钮“变暗”每触发一次就会使占空比增加10%，按钮“关灯”将占空比设置为100%，关闭灯光。系统工作流程如图6所示，应用界面如图7所示。

图6 工作流程

图7 应用界面

3 软件设计

上电程序初始化各模块，A/D采样芯片读取并转换电压值，判断电压数值，继电器做出相应控制实现充放电。当有按键按下时，改变PWM波占空比，改变台灯亮度或实现开关灯。主程序软件流程如图8所示。

图8 主程序软件流程

4 测试结果

经测试，该智能蓝牙台灯实现了自动充电、电量监测、按键开关与亮度调整、手机端蓝牙开关与亮度调整、两种颜色（白光和黄光）切换等功能。监测到台灯电压低于10.4 V时开始充电，如图9所示。电压高于11.5 V时，继电器断开，停止充电，如图10所示。

图9 自动充电

图10 停止充电

5 结 语

无线通信技术和智能家居的发展推动了现代化生活的进程，本文设计的自动充电、电量提示、两色显示、蓝牙远程控制开关且亮度可调的智能台灯更好地适应了智能家居的发展要求。