基于FPGA的多功能智能灯制造技术

本实用新型专利技术提供了一种基于FPGA的多功能智能灯，包括FPGA控制模块、光线检测模块、人体检测模块、语音输入模块、LED照明模块和按键模块。其中，FPGA控制模块根据各个输入模块的数据，完成逻辑与时序上的处理，实现不同的照明方案；光线检测模块用于检测室内的光照强度；人体检测模块利用红外原理监测一定范围内是否有人活动；若检测到有人活动，则结合光检测模块所测的数据发送至FPGA控制模块，由FPGA控制模块控制LED照明模块灯光的亮度；利用语音输入模块通过识别不同的语音命令，控制灯的开启或关闭；按键模块共有三种输入方式，分别是单击、双击和长按，分别对应智能灯三种不同的工作模式。

【技术实现步骤摘要】
基于FPGA的多功能智能灯
本技术涉及一种基于FPGA的多功能智能灯，属于智能家居领域。
技术介绍
灯具作为生活中必不可少照明的工具，智能灯逐渐进入人们的生活中，在传统照明的基础上利用FPGA实现智能照明、声控开灯，使传统照明智能化，为人们带来便利。随着科技的发展和人民生活水平的提高，人们对不同种类的灯具需求逐渐增多，对家庭的照明系统提出了新的要求，不仅要求对不同的应用场合营造相应的灯光场景，同时考虑智能化、操作简单化以及灵活性来适应未来照明布局和控制方式等要求。一个优秀的智能灯控系统可以提升家庭环境的品质，确保家庭生活的舒适和健康。因此，智能灯控系统代替传统照明系统，是家居智能化过程中的必然一步。开发更具有科学含量、以人为本、高效、舒适以及健康的智能化照明，显得越来越重要。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有灯具功能单一的问题，并针对现有智能灯操作繁琐、灵活性差等缺点，提出一种基于FPGA的多功能智能灯。一种基于FPGA的多功能智能灯包括FPGA控制模块、光线检测模块、人体检测模块、语音输入模块、LED照明模块和按键模块。其中，所述的FPGA控制模块利用硬件描述语言编写代码，通过分析各输入模块的数据，完成逻辑与时序上的处理，根据处理结果为LED照明模块提供不同的输出；FPGA控制模块均与光线检测模块、人体检测模块、语音输入模块、照明模块和按键模块相连接。其中，所述的光线检测模块利用光敏电阻检测室内的光照强度。其中，所述的人体检测模块利用红外原理监测一定范围内是否有人活动。其中，所述的语音输入模块将所测语音数据发送至FPGA控制模块，经FPGA控制模块经特征提取与模式匹配后得出语音命令，根据语音命令控制LED照明模块的开启或关闭。其中，所述的LED照明模块实现照明功能。其中，所述的按键模块，共有三种输入方式，分别是单击、双击、长按，分别对应智能灯三种不同的工作模式，单击按键模块实现LED照明模块的普通开关功能；双击按键模块，则光线检测模块开始检测室内的光照强度以及人体检测模块利用红外原理监测室内是否有人活动，将所测数据发送至FPGA控制模块进行处理分析后，控制LED照明模块灯光的亮暗，室内光照越强，灯光越暗，室内光照越弱，灯光越亮，在此模式下，若要关闭智能灯，需再按下两次按键；长按按键模块，开启语音命令检测功能，语音输入模块开始检测声音，将所测声音数据通过串口发送至FPGA控制模块，经FPGA控制模块经特征提取与模式匹配后得出语音命令，根据不同的语音命令，例如“开灯”、“关灯”等语音命令，实现对LED照明模块的开关控制。本技术的有益效果为：本技术提出的基于FPGA的多功能智能灯，本系统采用FPGA作为核心控制器件，具有集成度高、功耗低、运算速度快、功能扩展方便、保密性强等优势。智能灯有三种工作模式，第一种为开关控制的普通照明模式；第二种为根据光照和人体红外信号来控制灯具亮度的智能模式；第三种为根据语音命令实现灯具开启或关闭的智能模式。与普通智能灯具相比，本智能灯具有经济、方便、智能等优点，尤其适用于智能家居领域，满足人们对智能化与人性化的设计要求，进而给用户带来全新的生活体验。附图说明图1为本技术涉及的基于FPGA的多功能智能灯的系统组成结构图。图2为本技术涉及的基于FPGA的多功能智能灯的系统控制模块电路原理图。图3为本技术涉及的基于FPGA的多功能智能灯的光检测模块电路原理图。图4为本技术涉及的基于FPGA的多功能智能灯的人体检测模块电路原理图。图5为本技术涉及的基于FPGA的多功能智能灯的语音输入模块电路原理图。图6为本技术涉及的基于FPGA的多功能智能灯的LED照明模块电路原理图。图7为本技术涉及的基于FPGA的多功能智能灯的按键模块电路原理图。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式的基于FPGA的多功能智能灯，结合图1所示，基于FPGA的多功能智能灯包括：FPGA控制模块、光线检测模块、人体检测模块、语音输入模块、LED照明模块和按键模块；其中，FPGA控制模块均与光线检测模块、人体检测模块、语音输入模块、LED照明模块和按键模块相连接。FPGA控制模块，采用EP2C8Q208CN8为FPGA的控制芯片，用于采集外围输入信号以及控制输出电路执行相关操作，实现对模式识别、数据处理和LED灯的控制。光检测模块，利用光敏电阻检测室内光照强度，采集的光照数据通过ADC进行转换，由模拟量转换成数字量。人体检测模块，利用红外检测原理，用于检测一定范围内是否有人活动，若检测目标区域有人出现时，该模块输出高电平表示该范围有人。语音输入模块，为普通话识别方式，将所测语音数据发送至FPGA控制模块，经FPGA控制模块经特征提取与模式匹配后得出语音命令，根据不同的语音命令控制LED照明模块的开启或关闭。LED照明模块，利用LED灯实现照明。按键模块，有三种输入模式，单击、双击、长按，分别对应智能灯三种不同的工作模式，如单击按键模块时为普通开关，控制LED模块的开启或关闭；双击按键模块，则光线检测模块、人体检测模块共同检测室内环境，根据所测数据，控制LED照明模块灯光的亮暗，在此模式下，若要关闭智能灯，需再按下两次按键；长按按键模块，开启语音检测功能，根据“开灯”、“关灯”等语音指令实现对LED照明模块的开关控制；不同的按键输入能为控制系统在使用时提供更多趣味性与实用性。具体实施方式二：与具体实施方式一不同的是，本实施方式的基于FPGA的多功能智能灯，FPGA系统控制模块包括电源电路、外部时钟电路、复位电路及JTAG电路，结合图2所示。其中，电源电路将采取电源管理芯片LM1058提供电源配置，得到3.3V的直流电源。而锁相环电路将3.3V的输入电压转换为2.5V，去耦合电路可以滤除直流电压中的波纹，电源部分使用大电容与小电容并联接能有效滤除电源中的高频与低频噪声。LM1058芯片的Vout引脚接FPGA的VCCIO1引脚，电容C20与C21的并联后与LM1058芯片的GND引脚串联，并再接FPGA的VCCIO1引脚，电容C22和C23并联后与LM1058芯片的Vint引脚串联接LM1058芯片的GND引脚，LM1058芯片的GND引脚串联电容C23后接5V的VCC，GND引脚串联电容C22后接5V的VCC，GND引脚串联电容C21后接FPGA的VCCIO1引脚，GND引脚串联电容C20后接FPGA的VCCIO1引脚。其中，外部时钟电路采用50MHZ的有源晶振作为时钟源，U4模块的VCC的1引脚连接FPGA的VCCIO1引脚，VCC的2引脚接地，GND引脚串联电阻R12后接FPGA_CLK7引脚，NC引脚与VCC3.3引脚连接，同时与电容C9串联后接地，U5模块的VCC的1引脚连接FPGA的VCCIO1引脚，VCC的2引脚接地，GND引脚串联电阻R15后接FPGA_CLK0引脚，NC引脚与VCC3.3引脚连接,同时与电容C14串联后接地。其中，复位电路为芯片初始化提供使能信号，芯片的复位信号一般由低电平触发，GND引脚与电容C2串联后分别再与FPGA芯片的nCONGIG引脚连接及VCC3.3串联，GND引脚与按键S2串联后与FPGA芯片的nCONGIG引脚连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FPGA的多功能智能灯，其特征在于，所述智能灯包括FPGA控制模块、光线检测模块、人体检测模块、语音输入模块、LED照明模块和按键模块；所述FPGA控制模块均与光线检测模块、人体检测模块、语音输入模块、照明模块和按键模块相连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的多功能智能灯，其特征在于，所述智能灯包括FPGA控制模块、光线检测模块、人体检测模块、语音输入模块、LED照明模块和按键模块；所述FPGA控制模块均与光线检测模块、人体检测模块、语音输入模块、照明模块和按键模块相连接。2.根据权利要求1所述基于FPGA的多功能智能灯，其特征在于：FPGA控制模块利用硬件描述语言编写代码，通过分析各输入模块的数据，完成逻辑与时序上的处理，根据处理结果为LED照明模块提供不同的输出；所述光线检测模块用于检测室内的光照强度；所述人体检测模块利用红外原理监测一定范围内是否有人活动；所述语音输入模块将所测语音数据发送至FPGA控制模块，FPGA控制模块经特征提取与模式匹配后得出语音命令，根据所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏，曹贝贝，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：新型
国别省市：黑龙江,23