董志辉1，夏硕辉2，吴少兵3
1.华北理工大学电气工程学院，河北 唐山 063210； 2. 华北理工大学电气工程学院，河北 唐山 063210； 3. 华北理工大学电气工程学院，河北 唐山 063210
摘要：近代光学研究发现光照对于人类的影响不仅仅只是让人看清世界这么简单,同时也影响了人类的生理节律,照明与健康息息相关。尤其对一些心脏病患者来说,声音大而刺耳的闹钟甚至是致命的。因此,人性化的智能唤醒系统显得相当不可忽视。所以我们针对普通大众设计了一款轻量级睡眠辅助系统，目的是用一种舒适的方式（光照）来帮助人们从熟睡中醒来并提供一个舒适的室内光照环境来提高人们的睡眠和生活质量。
关键词：光电技术；睡眠辅助；光感智能调节；智能家居
1引言
目前家居照明或者工作照明中，大都以传统照明方式为主。传统照明方式功能单一，不易拓展，照明不灵活，布线繁琐，严重阻碍了现代人对个性化生活方式的追求，与现代化生活方式格格不入。随着人们生活水平的提高，现代人越来越注重生活品质的提升，已经不满足于传统照明方式，追求更舒适的生活照明环境，开始探索更为便捷、智能的照明方式。由于自动照明控制方式的节能环保和控制便捷等优点。 随着近几年智能家居行业的兴起，智能灯具必然会产生很大的需求量。
2 技术方案
本课题（智能家居光照控制系统）可分成三大部分: Android 客户端调控平台、数据采集终端和控光系统。Android 调控平台基于Android操作系统搭建的客户端，以实现家居环境光照强度的远程调节;数据采集终端采用STM32单片机作为核心控制器，对家居环境光照强度参数实时采集和传输。
本系统可以设置为两种模式:居家模式和外出模式。在居家模式下，各子系统正常工作，用户可以通过客户端对环境参数进行控制:在外出模式下，各子系统设备自动关闭，节能减排。
3.技术路线设计
本课题采用32位的微处理器STM32F103作为硬件设计核心,外围电路包括控制器最小系统、电源电路、存储器电路、外围驱动电路、串口通信电路、Wi-Fi 通信电路。用WF-ESP8266模块实现Wi-Fi通信和数据传输。单片机与Wi-Fi模块通过串口连接。
3.1硬件结构
智能家居环境控制系统硬件结构如图1所示。 STM32主控模块制着外围器件的运行;继电器模块是系统的执行机构,通过继电器的通断实现被控模块的工作;安卓客户端通过Wi-Fi连接到Wi-Fi模块，数据采集终端(主控芯片)通过串口连接到Wi-Fi模块。Wi-Fi 模块用于实现客户端和主控制器之间的Wi-Fi通信和数据传输。主控芯片接收Android监控平台发过来的控制指令以完成家居环境光照强度的调控，同时将家居环境的光照强度参数信息反馈到Android监控平台。
.png)
3.2 主控芯片的选择
主控制芯片是系统的核心部分，它按照既定的程序不停的运转从而推动外围器件的工作。本系统需要实现的功能有:光照强度监测、串口通信、继电器输出和Wi-Fi无线通信接口等。所以本课题所选的主控制芯片需要有较多的接口、较强的实时处理能力、能够搭载无线通信模块且具有价格优势。
3.3通信技术的选择
Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备等终端以无线方式互相连接的技术。它为人们提供了一种在家中、办公室或在旅途中的快速、便捷的上网途径。Wi-Fi 具有传输速率高、可靠性高、建网快速、便捷、可移动性好、组刚灵活、组网成本比较低的特点，故本产品采用Wi-Fi通信。
4系统功能
单片机接收Android监控平台发过来的控制指令驱动继电器以完成光照调节操作，同时将光照调节以及舒适度指标通过Wi-Fi传输到Android监控平台，从而实现单片机与Android监控平台之间的通讯。Android监控平台的应用程序分为5个模块:登录模块、舒适度控制模块、光照调节控制模块、Socket通信模块、模式设置模块。
（1）睡眠模式下的微光控制：可通过反复实验得出最佳光强以及最佳节能灭灯时间。
（2）控光闹钟：通过实验得出使人清醒的最佳光照强度以及光缓冲时间，紧急状态下取消光缓时间，以达到紧急唤醒的效果。必要时可使用闹铃作为辅助。
（3）夜间开灯模式：由试验得出光照强度和最佳光缓冲时间。
（4）窗帘控制：电机与机械结构相结合并连接到局域网络，通过网络信号实现智能控制。
（5）与智能家居相结合：连接到局域网络实现数据共享和控制信号传输，并可通过手机APP或电脑进行远程访问或远程控制。
5 结语
电子产品的发展依赖于人们的需求，进行调研是新产品开发的关键。倾听顾客的需求与愿望，对产品的性能、外观、价格做好评估，根据企业的实力状态做出准确的市场定位，从而使自己生产或销售的产品，获得稳定的销路，为产品培养一定的特色，树立一定的市场形象。进行市场定位时，要通过反复对比和调研，避免出现定位失误情况，并应经常加以监测。面向国企和私企进行产能合作，从而达到更大的国内甚至国外的推广。
参考文献
[1] 吴瑞智, 李欢敏, 屈俊青,等. 智能家用唤醒系统设计[J]. 电脑知识与技术, 2018, 14(004):158-160.
[2] 吴瑞智, 李欢敏, 屈俊青,等. 智能家用唤醒系统设计[J]. 电脑知识与技术, 2018, 14(004):158-160.
[3] 侯婷婷. 睡眠唤醒灯,尽享睡眠时光[J]. 家用电器, 2018, 505(11):85.
[4] 佚名. 智能家用唤醒系统设计[J]. 电脑知识与技术, 2018.
作者简介：董志辉（1999年6月-）男，汉，河北保定人，本科在读。研究方向：电气工程及其自动化。