【DigiKey“智造万物，快乐不停”创意大赛】基于Arduino Uno R4智能床头灯作品提交

eew_cT3H5d

【DigiKey“智造万物，快乐不停”创意大赛】基于Arduino Uno R4智能床头灯作品提交 [复制链接]

作品名称：基于Arduino Uno R4智能床头灯
作者：eew_cT3H5d

一、作品简介

年龄在25岁至45岁之间的人中, 40%的人每晚睡眠不到7 h, 存在广泛的睡眠不足现象。而这款智能灯具可以通过在早晨模拟日出光线来让你睡得更好, 灯的颜色会从红色、橙色变到黄色, 并逐渐增加亮度, 提供更有效的唤醒体验。经科学研究：在红光的照射下，人们的脑电波和皮肤电活动都会发生改变；人们的听觉感受性也会下降，握力增加；同一物体在红光下看要比在蓝光下看显得大些，在红光下工作的人比一般工人反应快，可是工作效率反而低。这充分证明，色彩作为一种外在的刺激，能够影响人的精神和情绪，它主要是通过人的视觉产生不同感受的结果，给人以某种精神作用。精神上感到愉快还是忧郁，都与色彩的视感有着密切的关系。企业经营者、管理者、广告商、职场工作者等各种各样的人应用色彩来影响、控制人们的心理和情绪。同时好的色彩可以治疗情绪紧张、心情抑郁及其他许多疾病的秘密武器！

作品展示:

app界面

项目用到的板卡：Arduino Uno R4 Minima 和Arduino Uno R4 WiFi

芯片：瑞萨RA4M1

模块：SEN44、SCD30、负离子发生器、风扇模组

作品功能：
作品构成：两个版本蓝牙版本：基础功能；WiFi版本：增加二氧化碳检测功能，上传感知数据到云服务上
①蓝牙版本：
硬件部分：Arduino Uno R4 Minima开发板、SEN44传感器、自制作PCB扩展版、蓝牙模块、WS2812
结构部分：镂空灯罩
软件部分：基于Arduino平台搭建代码：代码见https://download.eeworld.com.cn/detail/eew_cT3H5d/630765
②WiFi版本：
硬件部分：Arduino Uno R4 Minima开发板、SEN44、SCD30传感器、自制作PCB扩展版、蓝牙模块、WS2812
结构部分：镂空灯罩
软件部分：基于Arduino平台搭建代码：代码见：https://download.eeworld.com.cn/detail/eew_cT3H5d/630764

电气连接图：

产品卖点：
1、自带负离子风的智能床头灯
2、可以检测环境的质量的智能床头灯
3、可替换灯珠叠加感知系统的智能床头灯
4、1600万种炫彩智能床头灯
5、宽电压直流输入5-24V输入，自带DC-DC转换高效电路
6、可智能手机操作的智能床头灯

二、系统框图（图文结合）
（设计思路、系统软硬件介绍及实现框图，以图文结合的展示）
蓝牙版本：基本功能
系统包括：Arduino Uno R4Minima开发板、自制PCBA控制板、显示部分：WS2812、输入传感器SEN44多合一传感器(温度、湿度、PM2.5、VOC)、输出部分：负离子发生器、风扇控制、交互部分：使用蓝牙模块与智能设备进行通讯

工作原理：Arduino Uno R4Minima 作为智能床头灯系统的主控制单元，负责传感器的采集、WS2812全彩灯的驱动、负载控制等。SEN44传感器感知环境中温度、湿度、PM2.5浓度、VOC挥发物浓度等级；WS2812全彩LED显示1600万种颜色(每个RGB有255个等级显示共计255×255×255种颜色)；负离子和风扇模块构成负离子系统，可以通过该部分实现负离子风净化空气作用；手机通过蓝牙与智能床头灯系统交互，用户可以选择自己喜欢的颜色，实现不同的显示效果，同时系统可根据SEN44采集的PM2.5浓度显示不同颜色，告知用户当前环境状态，使用成品灯罩，让作品更加实用与美观

手机APP界面：

WiFi版本：功能更强大
系统包括：Arduino Uno R4WiFi开发板、自制PCBA控制板、显示部分：WS2812、输入传感器SEN44多合一传感器(温度、湿度、PM2.5、VOC)、SCD30二氧化碳传感器、输出部分：负离子发生器、风扇控制、交互部分：使用WiFi通讯与智能设备进行通讯

WiFi版本：Arduino Uno R4WIFi 作为智能床头灯系统的主控制单元，负责传感器的采集、WS2812全彩灯的驱动、负载控制、WiFi上传采集控制数据等。SEN44传感器感知环境中温度、湿度、PM2.5浓度、VOC挥发物浓度等级，SCD30获取环境中二氧化碳浓度；WS2812全彩LED显示1600万种颜色(每个RGB有255个等级显示共计255×255×255种颜色)；负离子和风扇模块构成负离子系统，可以通过该部分实现负离子风净化空气作用；安卓和苹果手机通过云服务网页与智能床头灯系统交互，用户可以选择自己喜欢的颜色，实现不同的显示效果，同时系统可根据SCD30采集的二氧化碳浓度显示不同颜色，告知用户当前环境状态，使用成品灯罩，让作品更加实用与美观

云服务界面：

三、各部分功能说明（图文结合）

基于Arduino Uno R4智能床头灯项目的WIFI版本系统框架如图所示：

构成系统框架如图所示：二氧化碳空气质量指示系统：根据当前空气二氧化碳浓度显示不同颜色告知用户当前室内二氧化碳浓度状态；颗粒物空气质量调节系统：根据当前空气中颗粒物PM2.5的浓度自动开启负离子及风扇进行负离子净化空气

基于Arduino Uno R4智能床头灯项目的蓝牙版本系统框架如图所示

实物图：

四、作品源码
基于Arduino Uno R4智能床头灯作品

蓝牙版本源代码：https://download.eeworld.com.cn/detail/eew_cT3H5d/630765

WiFi版本源代码：https://download.eeworld.com.cn/detail/eew_cT3H5d/630764

（可下载的项目源码及说明，源码请上传到EEWorld下载中心，下载链接粘贴到作品文档和作品提交帖中）
五、作品功能演示视频
蓝牙版本：

蓝牙调试

蓝牙产品演示

WiFi版本：

wifi版本演示

六、项目总结
项目内容比较多具体可看论坛帖子介绍：有用到示波器等调试工具以及遇到问题怎么解决的

【DigiKey“智造万物，快乐不停”创意大赛】基于Arduino Uno R4智能床头灯项目&开箱贴
 【DigiKey“智造万物，快乐不停”创意大赛】基于Arduino Uno R4智能床头灯项目&1驱动1
【DigiKey“智造万物，快乐不停”创意大赛】基于Arduino Uno R4智能床头灯项目&1驱动2

【DigiKey“智造万物，快乐不停”创意大赛】基于Arduino Uno R4智能床头灯项目&1驱动3

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【DigiKey“智造万物，快乐不停”创意大赛】基于Arduino Uno R4智能床头灯项目&3负载

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【DigiKey“智造万物，快乐不停”创意大赛】基于Arduino Uno R4智能床头灯项目&6调试5

【DigiKey“智造万物，快乐不停”创意大赛】基于Arduino Uno R4智能床头灯项目&7系统

【DigiKey“智造万物，快乐不停”创意大赛】基于Arduino Uno R4智能床头灯项目&6调试6

【DigiKey“智造万物，快乐不停”创意大赛】基于Arduino Uno R4智能床头灯项目&6调试2

七、其他
1、作品难点：最新Arduino Uno R4是2023年下半年才出来的，全新的系统框架让很多库无法兼容，项目最大难点来源于驱动WS2812LED灯的底层程序，可以说用Arduino Uno R4驱动WS2812全彩LED这个是首例，在外网也找不到相关Arduino Uno R4驱动WS2812全彩库和程序，该项目确实有很大难度，好在不断坚持和摸索底层代码才真真切切搞懂底层驱动逻辑程序。
2、该作品涉及到多个传感器和多个传感器变量，在不断尝试下确定多合一传感器SEN44和二氧化碳传感器SCD30，为什么选择该类型的传感器不言而喻，Sensirion的传感器稳定性非常好，一致性及准确性特别优秀，比赛节点紧张，后面再一一讲解测试性能。
3、本项目使用最新版本Arduino开发板Arduino Uno R4 Minima和Arduino Uno R4 WiFi制作两个版本的智能床头灯，在时间和精力投入很多内容
4、涉及到底层驱动，使用示波器和逻辑分析仪可以很快定位问题所在，很形象展现问题和数据，示波器和逻辑分析仪对于DIY制作是非常不错的工具
5、从产品角度来想这个创意比赛如何设计是比较难得，项目整体进度比较赶，原因很多，不过在最后节点完成项目，实在难得！
6、需要补充的部分：有些内容没有及时想到，后面在帖子程序更新

智能床头灯项目.docx (11.42 MB, 下载次数: 39)