CN205155684U - 一种具有环境质量与学习状态监测功能led台灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开提供了一种具有环境质量与学习状态监测功能的LED台灯，它由处理器模块以及与处理器模块相连的电源模块、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组成。本实用新型除了实现一般性的照明应用外，还提供了实时化的室内空气质量监测显示，以及用户语音交互控制和学习状态监测提醒功能。

Description

一种具有环境质量与学习状态监测功能LED台灯

技术领域

本实用新型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。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型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，本实用新型采取的技术方案为：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。

本实用新型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，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型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是本实用新型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，本实用新型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。

本实用新型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。

Claims (2)

1.一种具有环境质量与学习状态监测功能的LED台灯，其特征在于，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。

2.根据权利要求1所述的一种具有环境质量与学习状态监测功能的LED台灯，其特征在于：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。