Fastbond2阶段一— 基于ESP32的保温杯垫的框图设计
保温杯垫是属于一种智能家居小物件,它不仅具备传统保温杯垫的隔热功能,使用者可以调节杯子的温度,以保持最佳饮用温度,还能与智能家居系统连接,实现更多便利和智能化的功能。
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FPGA
WJK
更新2023-09-26
重庆电力高等专科学校
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  一、项目思路       

       随着科技的发展,生活节奏的加快,人们忙于工作,常常忘记喝水,久而久之,人们的身体健康也受到了影响,     

        本次提出的设计,它可以保持杯子的温度,使用者可以调节杯子的温度,以保持最佳饮用温度。恒温杯垫的工作原理是:当杯子放在恒温杯垫上时,恒温杯垫会检测杯子的温度,并调节其内部的加热元件,使杯子保持在设定的温度。恒温杯垫采用可调节的电路,可以调节加热元件的加热程度,使杯子保持在设定的温度。它可以通过感应器检测杯子是否放置在上面,如果没有放置,保温杯垫会自动关闭加热功能,避免能源的浪费。它主要的特点:

1.使杯子保持在设定的温度,从而维持杯内水的温度。

2.温度显示:恒温杯垫通常会配备液晶屏或LED显示屏,显示当前杯中饮品的温度,让用户随时了解饮品的温度情况。

二、方案框图

本次方案的框图如下,我们使用的是得捷的Scheme-it来设计框架图

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主要元器件:

  • 乐鑫ESP32-WROOM-32
  • 称重传感器:LPS25HBR
  • 温度传感器:103AT-4-050
  • 显示器模块:LCD1602
  •  
  • 温控器:MAX6509HAUK+T

三、元器件介绍

主控芯片:乐鑫ESP32-WROOM

乐鑫ESP32-WROOM-32是一款低功耗、高性能的Wi-Fi和蓝牙双模模组,具有强大的处理能力和丰富的外设接口,适用于物联网和嵌入式应用开发。

以下是ESP32-WROOM-32的主要特点和特性:

1. 处理器性能:搭载了双核Tensilica LX6微处理器,主频高达240MHz,可提供高性能的计算和处理能力。

2. Wi-Fi功能:支持802.11b/g/n标准的Wi-Fi连接,能够实现高速稳定的无线网络连接,用于连接互联网或局域网。

3. 蓝牙功能:支持经典蓝牙(Bluetooth Classic)和低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy),可与其他蓝牙设备进行通信和互联。

4. 内存和存储:具备520KB的静态RAM(SRAM)和4MB的闪存存储器,可用于存储应用程序、数据和文件系统。

5. 外设接口丰富:包括多个通用IO引脚(GPIO)、SPI、I2C、UART、PWM、外部中断等接口,方便连接和控制各种外部设备和传感器。

6. 低功耗设计:采用了多种低功耗技术,包括动态功耗调节、深度睡眠模式等,以减少功耗并延长电池续航时间。

7. 安全性支持:支持Wi-Fi网络的安全功能,包括WPA/WPA2个人和企业级加密,保护数据传输的安全性。

8. 开发生态系统:乐鑫ESP32-WROOM-32热门且广泛使用,拥有庞大的开发社区和丰富的开发资源,有大量的开源库和示例代码可供开发者使用。

乐鑫ESP32-WROOM-32具备高性能、低功耗和丰富的外设接口等特点,适合用于各种物联网和嵌入式应用开发,如智能家居、智能设备、传感器网络、工业控制等领域。

称重传感器:LPS25HBR

1.数字接口:LPS25HBR采用I2C或SPI接口,可以通过这些接口与微控制器或其他数字设备进行通信。

2.压力测量范围:LPS25HBR可以测量正压力范围从260 hPa到1260 hPa,能够满足大气压力测量的需求。

3.高分辨率:传感器具有高分辨率,提供24位的数字输出精度,可实现高精度的压力测量。

4.低功耗:LPS25HBR采用低功耗设计,工作电流仅为2μA,可在电池供电的应用中延长续航时间。

5.温度补偿:传感器内置了温度补偿功能,确保在不同温度下准确测量气压,并提供温度输出。

显示器模块:LCD1602

1.显示区域:LCD1602的显示区域为16列2行,每个位置可以显示一个字符。每个字符由5x8像素构成,可以显示ASCII字符集中的标准字符。

2.背光功能:LCD1602通常带有可配置的背光功能,可以通过控制引脚来开启或关闭背光,确保在不同光照条件下都能清晰显示。

3.并行接口:LCD1602采用并行接口与微控制器或其他设备相连接,通常需要使用几个IO引脚来控制数据和命令的传输。

4.适用电压:LCD1602通常适用于3.3V或5V的电源供应,需要根据具体情况选择合适的电源。

5.控制芯片:LCD1602模块一般采用HD44780或兼容的控制芯片,该芯片提供了一些标准命令来控制显示器的功能,如清屏、光标移动、显示控制等。

6.显示效果:LCD1602模块显示效果清晰可见,具备良好的对比度和视角,可以在不同的环境中读取显示内容。

7.应用领域:LCD1602广泛应用于智能家居控制、工业自动化、仪器仪表、温度测量等领域,用于显示各种系统信息、状态和用户交互等。

温度传感器:103AT-4-050

1.类型:103AT-4-050是一种热敏电阻器,属于NTC(负温度系数)热敏电阻。

2.阻值特性:该型号的电阻值在正常温度范围内随着温度的变化而变化。通常,在室温(25℃)时,其阻值为10K欧姆。

3.温度特性:103AT-4-050具有负温度系数,即随着温度的升高,电阻值会逐渐减小。

4.使用范围:103AT-4-050可在较低温度范围内进行温度测量和控制,通常工作温度区间为-40℃到+125℃。

5.封装和尺寸:该电阻器常用的封装形式为圆柱形,通常使用带有电极引线的间隙式外壳进行封装。

6.应用领域:103AT-4-050常用于各种需要测量和控制温度的应用中,如温度传感器、温度补偿、温度控制器、恒温装置等。

温控器:MAX6509HAUK+T

1.功能:MAX6509HAUK+T是一款数字温度传感器,可以测量环境温度并输出数字信号。

2.精度:传感器具有高精度的温度测量能力,常见的精度为±1℃。

四、心得体会

本次FastBond2阶段1,我想到设计一个可实现自动加温、温度可调的恒温杯垫,以便随时都可以饮用。杯垫附带有称重的功能,通过杯垫上的重量信息实现自启动,从而达到智能化。

软硬件
元器件
ESP32-S3-WROOM-1-N16R8
ESP32-S3-WROOM-1 是通用型 Wi-Fi + 蓝牙 MCU 模组,具有丰富的外设接口,强大的神经网络运算能力和信号处理能力,是专为人工智能和 AIoT 市场打造的两款模组,适用于多种应用场景, 例如唤醒词检测和语音命令识别、人脸检测和识别、智能家居、智能家电、智能控制面板、智能扬声器等。
LPS25HBTR
压阻式绝对压力传感器,260-1260 hPa,数字输出气压计,I2C,SPI
103AT-4-050
阻值(25℃):10kΩ 电阻精度:±1% B值精度:±1% B值(25℃/50℃):3435K
MAX6509HAUK
电阻设定门限的SOT温度开关
附件下载
Scheme-it-export-New-Project-2023-09-26-18-22-2023-09-26-18-22.pdf
团队介绍
重庆电力高等专科学校 苟应春
团队成员
WJK
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