FastBond2阶段1-基于esp32的温湿度监测设计
温湿度的监测是生活中常见的应用之一,借助FastBond2的机会设计了一个带wifi功能和屏幕显示的温湿度监测仪。
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嵌入式系统
FastBond第二季
电子垃圾佬
更新2023-09-25
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一、项目思路

温湿度的监测是生活中常见的应用之一。借助FastBond2的机会设计一个温湿度监测仪器,特点如下:

  1. 通过小液晶屏幕12864显示温湿度数据
  2. 主控采用esp32,具有wifi和蓝牙,为后续扩展提供了无限可能
  3. 采用arduino或micropython开发,有大量成熟的库,使用方便

二、方案框图

根据大赛规则,使用得捷推出的Scheme-it来设计框图,非常的简单好用,里面自带了很多库!本项目的主要框图如下,得捷网站分享链接如下:https://www.digikey.cn/schemeit/project/基于esp32的温湿度监测设计-611354ccaaf94243be44dcc91b84cce1

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如上图所示:主控esp32通过i2c总线驱动oled12864屏幕,通过一个gpio驱动温湿度传感器DHT11,ARM111-3.3将外部5V转换为3.3V给整个系统供电。

主要元器件:

  • ESP32C3 乐鑫科技espressif
  • DHT1
  • AMS1117-3.3
  • oled12864

主控芯片:乐鑫ESP32C3

ESP32-C3 是一款安全稳定、低功耗、低成本的物联网芯片,搭载 RISC-V 32 位单核处理器,支持 2.4 GHz Wi-Fi 和 Bluetooth 5 (LE),为物联网产品提供行业领先的射频性能、完善的安全机制和丰富的内存资源。ESP32-C3 对 Wi-Fi 和 Bluetooth 5 (LE) 的双重支持降低了设备配网难度,适用于广泛的物联网应用场景。

ESP32-C3 搭载 RISC-V 32 位单核处理器,时钟频率高达 160 MHz。具有 22 个可编程 GPIO 管脚、内置 400 KB SRAM,支持通过 SPI、Dual SPI、Quad SPI 和 QPI 接口外接多个 flash,满足各类物联网产品功能需求。此外,ESP32-C3 的耐高温特性也使其成为照明和工控领域的理想选择。

ESP32-C3 沿用乐鑫成熟的物联网开发框架 ESP-IDF。ESP-IDF 已成功赋能了数以亿计的物联网设备,并历经了严格的测试和发布周期。开发人员基于其成熟的软件架构,凭借对 API 和工具的熟悉,将更容易构建 ESP32-C3 应用程序或进行程序迁移。ESP32-C3 也支持在从机模式下工作,可通过 ESP-AT 和 ESP-Hosted SDK 为外部主机 MCU 提供 Wi-Fi 与 Bluetooth LE 连接功能。

支持蓝牙和WIFI以及丰富的开发环境如arduino、micropython,可以方便的进行后期扩展。

温湿度传感器:DHT11

DHT11 数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复 合传感器。它包括一个电阻式感湿元件和一个 NTC 测温元件。每个 DHT11 传 感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在 OTP 内存中,传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数,用户 无需重新校准。单线制串行接口,使系统集成变得简易快捷。超小的体积、 极低的功耗,信号传输距离可达 20 米以上。DHT11采用单总线驱动,意味着驱动它非常简单且节省处理器IO资源,主要指标如下:

参数名称 参数
传感器 DHT11(温湿度传感器)
工作电压 3.3V-5.5V
湿度测量范围 20%-95%(0℃-50℃范围)
湿度测量误差 ±5%
温度测量范围 0℃-50℃
温度测量误差 ±2℃

显示模块:OELD 12864

OLED 屏幕作为一种新型的显示技术,其自身可以发光,亮度,对比度高,功耗低,在当下备受追捧。而在我们正常的显示调整参数过程中,我们越来越多的使用这种屏幕。我们使用的一般是分辨率为 128x64 ,屏幕尺寸为 0.96 寸。由于其较小的尺寸和比较高的分辨率,让它有着很好的显示效果和便携性。目前我们经常使用的 OLED 屏幕一般有两种接口,IIC 或者 SPI 。
主要参数如下:
  • 工作电压:3.3V / 5V(IO高电平电压和供电电压需相同)
  • 通信接口:4-wire SPI / I2C
  • 屏幕类型:OLED
  • 控制芯片:SSD1315
  • 分辨率:128 × 64 Pixels
  • 外形尺寸:26.0mm × 26.0mm
  • 显示尺寸:21.74mm × 11.18mm
  • 显示颜色:蓝色 / 白色 / 黄蓝双色块(顶部1/4为黄色)
  • 工作温度:-20°C ~ 70°C
  • 存储温度:-30°C ~ 80°C
  • 视角:> 160°

电源芯片:AMS1117-3.3

AMS1117-3.3是一种输出电压为3.3V的正向低压降稳压器,适用于高效率线性稳压器发表开关电源稳压器电池充电器活跃的小型计算机系统接口终端笔记本电脑的电源管理电池供电的仪器。
AMS1117有两个版本:固定输出版本和可调版本,固定输出电压为1.5V、1.8V、2.5V、2.85V、3.0V、3.3V、5.0V,具有1%的精度;固定输出电压为1.2V的精度为2%。本设计采用固定输出3.3V版本,用来将外部输入5V电源转换为3.3V给系统中各个模块供电。AMS1117内部集成过热保护和限流电路,是电池供电和便携式计算机的最佳选择。
主要特性:
固定输出电压为1.5V、1.8V、2.5V、2.85V、3.0V、3.3V、5.0V和可调版本,具有1%的精度
固定输出电压为1.2V的精度为2%
低漏失电压:1A输出电流时仅为1.2V
限流功能
过热切断
温度范围:-40°C~125°C

三、电路图

暂时省略,后续加上。

四、总结

通过此次FastBond2阶段1,获得了官方赠送的kicad课程,深入学习了kicad用法,为后续阶段的原理图设计和pcb设计打下了坚实的基础。感谢电子森林这个平台提供的活动,祝fastbond越办越好!

附件下载
Scheme-it-export-基于esp32温湿度监测-2023-09-22-21-40.pdf
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