智能臺燈

◎廣東省東莞市松山湖第一小學 陳軒宇 宋奕明 黃樾

很多學生在寫作業時忽視了坐姿和環境光線，出現了視力下降、駝背等健康問題。因此，我們希望用自己所學的知識發明一款智能臺燈，為學生提供一個健康、舒適的學習環境。

一、討論方案

我們向創客社團的同學們介紹了初步的設計思路，并根據大家的建議改進方案。然后向老師請教，對設計方案的可行性進行研討，確定了作品的結構與功能：智能臺燈主要由掌控板、傳感器、小風扇、警示燈等構成，具有顯示時間、提醒坐姿、調節光線、娛樂游戲等多種功能，可以為使用者提供健康、舒適的學習環境。

圖1 小組討論，初步制訂設計方案

圖2 與老師進行研討

圖3 部分材料

二、作品功能與實現過程

圖4 豐富的時間管理功能

1.時間管理功能

智能臺燈能顯示時間，也可以設置鬧鐘、進行計時。為了實現時間管理功能，我們編寫了數百行代碼，并進行多次測試。

2.坐姿提醒

學生寫作業時經常坐姿不端正，為此，我們在臺燈上安裝了超聲波傳感器。它會檢測身體與桌面的距離，當距離較近時，紅色警示燈就會亮起。

3.環境小助手

智能臺燈可以檢測周圍的光線，并將數值顯示在屏幕上，當環境較暗時，它會語音提醒并自動增強臺燈的亮度。同時，它還會將周圍的溫度顯示在屏幕上，當溫度較高時，它會開啟小風扇，為使用者打造一個舒適的學習環境。

4.娛樂放松

適當的游戲可以緩解疲勞，因此，我們借助掌控板設置了一個猜拳游戲。使用者通過按鍵選擇石頭、剪刀、布，掌控板則隨機生成一種。然后根據兩者的出拳情況進行邏輯判斷，分出勝負。

圖5 編寫程序

三、制作模型、連接電路

圖6 設計臺燈模型

我們綜合考慮掌控板、傳感器等嵌入設備的形狀和體積，使用激光建模軟件LaserMaker 設計臺燈模型，然后利用激光切割機制作臺燈的模型部件。但是在組裝過程中，我們遇到了零部件尺寸不合、定位不準等問題，經過多次修改、切割和搭建，終于將臺燈模型與各個零部件、電子元器件完美組合在了一起。

四、功能測試

圖8 智能臺燈

作品完成后，我們馬上對其進行了功能測試。多次測試結果表明，智能臺燈已初步滿足了我們的設計要求，但還存在一些不足之處：一是傳感器只能對臺燈附近的光線和溫度進行檢測，無法掌握整個房間的情況；二是娛樂功能單一，可以增加學習單詞、講故事等功能，輔助學生學習。接下來，我們將針對這些問題作進一步思考和改進。

五、心得體會

這次作品的編程難度很大，特別是猜拳游戲的邏輯判斷，由于組合情況有9 種，需要編寫的代碼很復雜，非常考驗我們的編程能力。但是我們沒有放棄，而是通過學習設計了一種高效的算法來實現游戲功能。在制作模型時，我們又遇到了零部件尺寸不合的問題，為此，我們多次修改模型圖紙，并進行精確的尺寸調整，最終成功完成了作品。這些寶貴的經驗將伴隨我們成長，在未來的學習和生活中發揮作用。

圖9 宋奕明（左二）、陳軒宇（左三）、黃樾（左四）與指導老師合影