FastBond2阶段1-基于ESP32的智能家居窗帘设计
智能家居窗帘,远程操控,进出门的同时实现窗帘的闭合,手机操控,语音控制
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嵌入式系统
看风景的人
更新2023-11-01
重庆电力高等专科学校
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1、项目思路

窗帘是每家每户都会用到的东西,智能家居慢慢融入大众的生活,我目前研究的是一款加入了传感器控制,可实现进出门的同时让窗帘联动,特点是:

1.传感器技术可以通过进出门控制窗帘的打开和关闭,比如进门开窗,出门关窗等。

2.手机远程遥控,用手机就可以让窗帘自动闭合,比较方便。

3.加入语言控制,只需呼叫语音助手,告诉命令即可。

二、方案框图

本阶段要求,这次使用得捷的Scheme-it来设计框图,快捷了许多,后续继续努力!

本项目的主要框图,得捷网站链接如下:

https://www.digikey.cn/schemeit/project/detail/bc70696ad67240e79ac6429c3333a291

https://www.digikey.cn/schemeit/project/智能窗帘-bc70696ad67240e79ac6429c3333a291

 

屏幕截图 2023-09-25 132053

 

主要元器件:

  • ESP32S3 乐鑫
  • 红外传感器:ADI MAX44000
  • 窗帘电机驱动:Aqara窗帘电机
  • 语音麦克风:LD3320语音识别

主控芯片:ESP32S3 乐鑫

ESP32-S3 是一款集成2.4GHzWi-Fi和Bluetooth5(LE)的MCU芯片 , 支持远距离模式(Long Range)。ESP32-S3搭载Xtensa@32位LX7双核处理器,主频高达240 MHz,内置512KB SRAM(TCM),具有45个可编程GPIO 管脚和丰富的通信接口。ESP32-S3支持更大容量的高速Octal SPI flash和片外RAM,支持用户配置数据缓存与指令缓存。
ESP32-S3芯片具有行业领先的低功耗性能和射频性能,支持WiFi IEEE802.11b/g/n协议和Bluetooth5 。该芯片搭载Xtensa-R32位LX7 双核处理器,工作频率高达240 MHz。支持二次开发,无需使用其它微控制器或处理器。芯片内置512KB SRAM ,384KBROM , 16KBRTC SRAM。芯片支持多种低功耗工作状态,能够满足各种应用场景的功耗需求。芯片所特有的精细时钟门控功能、动态电压时钟频率调节功能、射频输出功率可调节功能等特性,可以实现通信距离、通信速率和功耗之间的最佳平衡。
模组提供丰富的外设接口,包括UART ,PWM , SPI , I2S, I2C,ADC , LCD, DVP,RMT(TX/RX),脉冲计数器, USB OTG , USB Serial/JTAG , SDIO , DMA 控制器, TWAI控制器,温度传感器,电容式传感器和多个IO口。
模块具有多种特有的硬件安全机制。硬件加密加速器支持AES、SHA 和RSA算法。其中的RNG、HMAC和数字签名(Digital Signature)模块提供了更多安全性能。其他安全特性还包括Flash加密和安全启动(secure boot)签名验证等。完善的安全机制使芯片能够完美地应用于各种加密产品。模块支持低功耗蓝牙:Bluetooth5 , Bluetoothmesh 。蓝牙速率支持:125Kbps,500Kbps,1Mbps,2Mbps。支持广播扩展,多广播,信道选择。
支持蓝牙和WIFI,就意味着可以进行很多的无线连接;同时乐鑫提供了大量的开源库,包括语音识别Skainet,可以方便的进行后期扩展。

红外传感器:ADI MAX44000

MAX44000集成了宽动态范围环境光传感器和一个红外接近检测传感器。


在环境光检测+接近检测应用中, IC仅消耗11μA (时间平均)电流(包括外部IR LED电流)。

片上环境光传感器能够测量0.03 lux至65,535 lux较宽的动态范围; 内部IR接近检测传感器与集成IR LED驱动器配合工作。通过I2C总线读取所有数据,可编程中断减轻器件
数据轮询的工作负荷,节省微控制器资源并减少系统软件开销,最终降低系统功耗。

IC设计用于驱动外部IR LED,工作在1.7V至3.6V VDD供电电源。只有环境光传感器工作时,器件消耗5μA电流,使能接近检测接收器和驱动器后,器件仅消耗7μA电流。

窗帘电机驱动:Aqara窗帘电机

窗帘电机是一种用于自动控制窗帘运动的设备。它通常由电动机、传动装置和控制系统组成。窗帘电机可以通过与智能家居系统或遥控器连接,实现远程控制、定时控制和自动化控制。电动升降帘机构选用的电机分为直流管状电机和交流管状电机。直流管状电机采用变压器供电(12-24V),驱动功率较小,能负载的布帘较小、较轻,其控制电路比较复杂。交流管状电机控制电路简单,驱动功率较大,能负载较重的布帘写字楼办公室、展览厅的落地玻璃墙;宾馆、酒店会所的大堂;家庭住宅的书房、儿童房、活动室等面积较小的窗户。

语音麦克风:LD3320语音识别

语音采集模块主要完成信号调理和信号采集等功能,它将原始语音信号转换成语音脉冲序列,因此该模块主要包括声/电转换、信号调理和采样等信号处理过程。

语音前级处理模块的主要功能是滤除干扰信号、提取语音特征矢量,并将提取的语音特征矢量量化成标准语音特征矢量,因此该模块主要包括语音预处理、特征提取、矢量量化等语音信号处理过程。

语音训练模块的主要功能是将多次采集、提取的语音特征标准矢量进行概率统计,提取说话人的最佳语音特征标准矢量,防止因说话人心情、环境等因数引起提取特征参数不准确而影响语音识别效果。

3、电路图

后续加上,现电路图未完善

4、总结

通过这次FastBond2阶段1,我想到了这样的一个智能家居,可以远程操控,可以通过进出门判断窗帘的闭合,也可以语音操控,后续会完善电路图,并完成全部内容,学习Kicad,把想法变成现实,多做一些更便捷的产品。

祝FastBond越办越好!

附件下载
Fastbond2-smart curtains.pdf
智能窗帘框架图
101-169573-4824985.pdf
团队介绍
电子产品的爱好者
团队成员
李瑞豪
电子产品的爱好者
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