多功能智能輔助學習燈

王軼希 王愛

做作業時間一長，就會引起視覺疲勞，降低學習效率。要是有個多功能智能輔助學習燈陪伴我們就好了。

當頭距離書本太近時，它會發出報警聲，提醒我們保持正確的坐姿；當學習超過一定時間后，它能提示我們適時休息，同時播放音樂，讓我們放松；當周圍環境發生改變時，它能自動切換光源模式……

一、方案設想

1.用眼距離

爸爸在倒車時，當車尾靠近障礙物時車子自動報警，爸爸會根據提醒調節車尾與障礙物的距離。同樣地，當頭距離書本太近時，多功能智能輔助學習燈能自動檢測用眼的距離并加以提醒，讓我們時刻保持正確的坐姿。

2.時間控制

如果學習超過一定時間，多功能智能輔助學習燈就會提示我們休息，同時播放音樂。

3.光源

學習過程中，當周圍的光線過強或溫度過高、過低時，多功能智能輔助學習燈能自動控制光源，根據溫度高低調節光源模式，保護視力。

4.自動感應

學習時，多功能智能輔助學習燈能自動感應我們的存在，手機App自動計時，適時提醒我們休息，提高學習效率。

5.雙控開關

多功能智能輔助學習燈可以手動開、關，也可在手機App上控制。

二、研制過程

我們曾在老師的指導下學習了科學盒子傳感器模塊的使用方法，后來也反復研究了科學盒子，于是想通過利用開源arduino套件搭建多功能智能輔助學習燈，同時用電腦對arduino開源硬件進行編程，用手機App實現智能控制。

1.傳感器

（1）利用超聲波測距傳感器檢查人的頭部與桌面的距離，判斷使用者看書、寫字時的坐姿是否正確，如果用眼距離過近，可用語音進行提示。

（2）利用人體紅外傳感器檢測到人體的存在，手機App能自動記錄、控制學習時間，提醒人們休息。在休息過程中，還可用手機播放音樂，幫助大腦放松。

（3）利用溫濕度傳感器檢測學習環境的溫度，當周圍環境溫度高時選擇冷光源，反之則選擇熱光源。

（4）利用亮度傳感器檢測學習環境的光線強弱，并自動調節燈光的亮度。

2.arduino開源硬件

用電腦對arduino開源硬件進行編程，主要通過sketch arduino和mixly arduino開源集成IDE進行軟件的程序邏輯設計，處理傳感器收集到的信息，從而實現智能控制。

3.手機App

利用AppInventor軟件設計安卓手機App的程序，通過藍牙組件控制多功能智能輔助學習燈。

4.外觀

用LaserCAD設計智能燈的外觀，用激光切割機切割亞克力板并將其拼裝成智能燈的主體。

三、作品結構

作品由arduino開源硬件、傳感器裝置（超聲波測距傳感器、人體紅外傳感器、溫濕度傳感器、無線藍牙傳感器）、蜂鳴器、觸控開關、LED光源等組成。多功能智能輔助學習燈核心部分用arduino開源硬件及多種arduino套件傳感器進行搭建。

Arduino主板采用 arduino uno r3主板，用電腦對arduino開源硬件進行編程，對傳感器裝置獲取的信號進行存儲、運算、轉換，再把轉換后的信號傳送給手機App，從而讓手機App對多功能智能輔助學習燈進行控制，實現智能輔助學習的功能。