CN210225816U

CN210225816U - 一种有提醒功能的延时台灯控制器

Info

Publication number: CN210225816U
Application number: CN201920381910.7U
Authority: CN
Inventors: Wanxia Yu; 于万霞
Original assignee: Tianjin University of Technology and Education China Vocational Training Instructor Training Center
Current assignee: Tianjin University of Technology and Education China Vocational Training Instructor Training Center
Priority date: 2019-03-25
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2020-03-31
Anticipated expiration: 2029-03-25

Abstract

本实用新型公开了一种有提醒功能的延时台灯控制器，包括：FPGA单元、按键单元、时钟单元、实时时钟单元、光强度和距离采集单元、LED灯驱动单元、LED灯、音频处理器单元、扬声器、数码管、电源单元、下载单元。台灯可以实现：延时控制、节能控制、睡眠提醒控制、正常使用控制。用FPGA在内部实现LED灯控制，音频处理器控制、实时时钟控制、光线和距离采集控制功能，这样的设计充分利用了FPGA资源，降低了系统复杂度。

Description

一种有提醒功能的延时台灯控制器

技术领域

本实用新型涉及照明灯具领域，尤其涉及有睡眠提醒功能的延时台灯。

背景技术

台灯是家庭基本的生活电器。目前，常用的台灯多是人工控制开启和关闭，不能满足需要睡前开灯，等待一段时间自动关灯的需求。并且功能单一，缺少节能功能和因忙于工作或学习而熬夜的人士的定时提醒睡觉功能，而经常性熬夜对人体健康会造成很大影响。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种有提醒功能的延时台灯控制器，本实用新型结构相对简单，使用方便，详见下文描述。

一种有提醒功能的延时台灯控制器，包括：FPGA单元、按键单元、时钟单元、实时时钟单元、光强度和距离采集单元、LED灯驱动单元、LED灯、音频处理器单元、扬声器、数码管、电源单元、下载单元，其特征在于，所述按键单元与所述FPGA单元相连；所述时钟单元与所述FPGA单元相连；所述实时时钟单元与所述FPGA单元通过I2C总线相连；所述光强度和距离采集单元与所述FPGA单元通过I2C总线相连，所述光强度和距离采集单元包括光强度传感器和距离传感器，二者采用整合型传感器芯片；所述LED灯驱动单元与所述FPGA单元相连；所述LED灯与所述LED灯驱动单元相连；所述音频处理器单元与所述FPGA单元相连；所述扬声器与所述音频处理器单元相连；所述数码管与所述FPGA单元相连；所述电源单元与所述FPGA单元相连；所述下载单元与所述FPGA单元相连；所述FPGA单元内部电路包括：灯控制模块、音频处理器控制模块、实时时钟控制模块、触发模块、光强度和距离采集控制模块；所述光强度和距离采集控制模块与所述触发模块和灯控制模块相连；所述实时时钟控制模块与所述触发模块相连；所述音频处理器控制模块与所述触发模块相连；所述灯控制模块与所述光强度和距离采集控制模块以及所述触发模块相连。

所述LED灯可以实现延时控制，在设定的延迟时间内亮度逐渐减弱到零，且延迟时间可以5-10分钟可调。

所述LED灯可以实现节能控制，所述光强度和距离采集单元包括光强度传感器和距离传感器，在距离传感器检测到设定距离内没有人时，所述LED灯熄灭；所述LED灯可以实现睡眠提醒控制，夜晚在设定的时间，光强度传感器检测到室内灯仍然开着时，通过扬声器语音提醒用户睡眠，并通过LED灯闪烁提醒。

所述控制器具有电子钟的功能，可以通过按键切换，实现用数码管显示时间或日期。

所述FPGA芯片采用Altera公司的EP4CE10F17C8。

所述音频处理器芯片采用WM8978。

所述光强度和距离采集采用整合型传感器芯片AP3216C。

所述时钟芯片采用PCF8563。

本实用新型提供的技术方案的有益效果是：本实用新型可以自动调节灯光的亮度，在睡觉前按下启动按键，在设定的时间内，灯光逐渐减弱直至消失，避免了手动关灯的麻烦，且延迟时间用户可以设定。对于投入于工作或学习而忘记睡眠时间的用户，可以自动定时语音提醒睡眠并且进行灯光闪烁提示。具有节能作用，当距离传感器检测不到设定的距离内人体的时候，自动关闭灯光。同时还兼具电子钟的作用，用数码管显示当前时间或日期。用FPGA芯片在内部实现LED灯控制功能，音频处理器控制功能、实时时钟控制功能、光线和距离采集控制功能，这样的设计充分利用了FPGA资源，降低了系统复杂度，提高了产品的市场竞争力；而且 FPGA 具有高度的可重构性，非常易于产品的后期扩展及升级。

附图说明

图1为有提醒功能的延时台灯控制器的结构示意图。

图2为FPGA内部电路的设计原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

在有提醒功能的延时台灯控制器中，应充分利用FPGA的内部资源，从而减少扩展芯片的数量。本实用新型的实现思路是在FPGA芯片内部通过改变PWM占空比实现LED灯亮度逐渐减弱功能，实现对外部连接的音频处理器、实时时钟芯片、光强度和距离采集芯片的控制，外部只连接必要的输入、输出设备即可。

基于上述的分析，本实用新型提供了一种有提醒功能的延时台灯控制器，参见图1和图2，详见下文描述。

作为具体实施例，请参考图1所示。该有提醒功能的延时台灯控制器包括：FPGA单元、按键单元、时钟单元、实时时钟单元、光强度和距离采集单元、LED灯驱动单元、LED灯、音频处理器单元、扬声器、数码管、电源单元、下载单元。所述按键单元包括五个按键，按照功能分为：控制器复位按键、台灯的正常开启按键、延时时间加设定按键、台灯延迟开启按键、数码管显示内容切换按键。所述时钟单元作用：为FPGA提供50MHZ的基准时钟。所述实时时钟单元作用：为FPGA提供系统时间。所述光强度和距离采集单元作用：实现室内光强度和距离的采集，FPGA根据采集的光强度和当前系统时间，进行睡眠提醒；根据采集的距离，进行无人使用时台灯的自动关闭。所述LED灯驱动单元采用继电器实现对LED灯的驱动。所述LED灯通过FPGA内部电路实现灯光的睡前延时控制、节能控制、正常使用控制及睡眠提醒控制。所述扬声器通过音频处理器单元与所述FPGA单元相连，利用语音进行睡眠提醒。所述数码管实现当前时间或日期的显示，采用6位数码管。所述电源单元作用：为FPGA提供3.3V的I/O电压和1.2的内核电压。所述下载单元作用：通过EPCS4配置芯片实现程序的自动加载和AS下载。

作为具体实施例，有提醒功能的延时台灯控制器的FPGA设计原理图请参见图2。FPGA内部包括灯控制模块delay、音频处理器控制模块audio_speak、实时时钟控制模块rtc、触发模块triger、光强度和距离采集控制模块ap3216c_top。其中，sys_clk和sys_rst_n连接到FPGA内部各模块，sys_clk输入信号连接外部时钟电路，为FPGA提供50MHZ的时钟信号；sys_rst_n连接外部复位按键，实现FPGA异步复位。灯控制模块delay连接外部LED灯驱动电路，实现LED灯的控制，输入是台灯的正常工作开关、延时时间加设定按键、台灯延迟开启按键，输出信号是led，通过内部对输入的50MHZ时钟进行分频产生1KHZ方波信号，作为PWM调制频率；台灯延时熄灭时间初始设定为5分钟，按下延时时间加设定按键可以增加延时时间，可以在5-10分钟调节；按下台灯延迟开启按键灯亮，随着时间推移，灯的亮度逐渐减小，当灯亮的时间等于设定的时间时，LED灯熄灭。音频处理器控制模块audio_speak的功能是实现音频处理器WM8978的控制，信号分别和WM8978相应信号相连接，当接收到触发模块输出的sleep的有效信号时，控制音频处理器模块工作，通过扬声器实现音频睡眠提醒。实时时钟控制模块rtc的作用是控制时钟芯片PCF8563的读取，采用I2C总线与PCF8563进行通信，从PCF8563读取的当前时间通过rtc_time传送给触发模块triger，通过key2按键切换数码管显示内容是当前时间还是日期。光强度和距离采集控制模块ap3216c_top的作用是实现对光强度和距离采集器AP3216C的控制，采用I2C总线与AP3216C芯片进行通信，读取的光强度数据通过als_data传送给触发模块triger，读取的距离数据通过ps_data传送给灯控制模块delay。本控制器LED灯分为四种控制情况，第一种节能控制：将读取的距离数据ps_data和设定的阈值进行比较，如果大于设定的阈值，即认为无人使用台灯，则关闭台灯；第二种睡眠提醒控制：触发模块triger根据读取的光强度数据和当前时间进行判定，如果当前时间等于设定的时间并且光强度数据大于设定的阈值，则判定该时间房间内灯光仍然打开，即发送睡眠信号给音频处理器控制模块进行语音睡眠提醒，并且灯光进行短时闪烁。过十分钟再进行判定，如果灯光仍然打开，再次进行睡眠提醒。综合考虑到人的身体健康及工作需要，将初次提醒时间设定为晚上11:00；第三种睡前延时控制：用户睡前按下台灯延迟开启按键，在设定时间内灯光逐渐变暗直至熄灭；第四种正常使用控制：用户按下台灯的正常工作开关，台灯打开，不用时关闭即可。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种有提醒功能的延时台灯控制器，包括：FPGA单元、按键单元、时钟单元、实时时钟单元、光强度和距离采集单元、LED灯驱动单元、LED灯、音频处理器单元、扬声器、数码管、电源单元、下载单元，其特征在于，所述按键单元与所述FPGA单元相连；所述时钟单元与所述FPGA单元相连；所述实时时钟单元与所述FPGA单元通过I2C总线相连；所述光强度和距离采集单元与所述FPGA单元通过I2C总线相连，所述光强度和距离采集单元包括光强度传感器和距离传感器，二者采用整合型传感器芯片；所述LED灯驱动单元与所述FPGA单元相连；所述LED灯与所述LED灯驱动单元相连；所述音频处理器单元与所述FPGA单元相连；所述扬声器与所述音频处理器单元相连；所述数码管与所述FPGA单元相连；所述电源单元与所述FPGA单元相连；所述下载单元与所述FPGA单元相连；所述FPGA单元内部电路包括：灯控制模块、音频处理器控制模块、实时时钟控制模块、触发模块、光强度和距离采集控制模块；所述光强度和距离采集控制模块与所述触发模块和灯控制模块相连；所述实时时钟控制模块与所述触发模块相连；所述音频处理器控制模块与所述触发模块相连；所述灯控制模块与所述光强度和距离采集控制模块以及所述触发模块相连。

2.根据权利要求1所述的一种有提醒功能的延时台灯控制器，其特征在于，所述LED灯可以实现延时控制，在设定的延迟时间内亮度逐渐减弱到零，且延迟时间可以5-10分钟可调。

3.根据权利要求1所述的一种有提醒功能的延时台灯控制器，其特征在于，所述LED灯可以实现节能控制，在距离传感器检测到设定距离内没有人时，所述LED灯熄灭。

4.根据权利要求1所述的一种有提醒功能的延时台灯控制器，其特征在于，所述LED灯可以实现睡眠提醒控制，夜晚在设定的时间，光强度传感器检测到室内灯仍然开着时，通过扬声器语音提醒用户睡眠，并通过LED灯闪烁提醒。

5.根据权利要求1所述的一种有提醒功能的延时台灯控制器，其特征在于，具有电子钟的功能，可以通过按键切换，实现用数码管显示时间或日期。

6.根据权利要求1所述的一种有提醒功能的延时台灯控制器，其特征在于，所述FPGA芯片采用Altera公司的EP4CE10F17C8。

7.根据权利要求1所述的一种有提醒功能的延时台灯控制器，其特征在于，所述音频处理器芯片采用WM8978。

8.根据权利要求1所述的一种有提醒功能的延时台灯控制器，其特征在于，所述光强度和距离采集采用整合型传感器芯片AP3216C。

9.根据权利要求1所述的一种有提醒功能的延时台灯控制器，其特征在于，所述实时时钟单元采用PCF8563。