一、项目思路

作为一个大学生，科学合理的安排自己的时间是非常重要的一件事。而为了将自己已经制定好的安排切实的落实下去，首先就必须对时间有一个精准的把握。打开手机确认时间确实是一种方法，但却很容易分散注意力，降低效率。于是，借此机会，我想自己设计一个桌面摆件，希望它能拥有以下的功能：

能够实现时钟的基本功能，也可以定时播放一段音频，达到闹钟的效果。

能够让我以一个比较简单的方式获取一些基本的环境信息，比如温度，日期等等。

可以通过语音输入对它进行控制。

可以通过蓝牙模块进行进一步扩展，实现对一些智能家具（比如灯，空调等）的控制。

二、设计方向的市场介绍

这个项目在我看来是大有可为的。作为一个桌面摆件，它的功能十分丰富。除了充当时钟，它也可以为你实时显示一些环境数据——这能让你更好的决定今天的穿着。它也可以帮你开关一些智能电器，免去你到处找遥控器的烦恼。更重要的是，由于搭载了语音识别的模块，它的扩展功能远超你的想象。通过编程，它几乎可以实现你的手机语音助手的所有功能。

当然，最重要的一点是，它能让你远离降低工作或学习效率的罪魁祸首——你的手机。我们由于各种各样的原因，经常会把手机放在手边，明明只是想打开手机确认一下时间，但却鬼使神差的解锁了屏幕，打开了B站/贴吧/微博，并不知不觉的浪费掉了人生中宝贵的半小时。而它可以很大程度说避免这种问题，在解决我的客观需求的同时不提供额外的娱乐项目，提高工作效率。

三、scheme-it介绍

这次官方指定我们使用scheme-it进行方案框图和原理图的设计。

它可以被用来绘制原理图和框图，并具有分享功能。而且，为了让开发者的工作更高效便捷，Scheme-it还提供了非常丰富的设计资源：

Scheme-it参考设计库（Design Starters）预存了近200个参考设计文件，分为6大类，14小类，涵盖通信、工业、交通、电源、开发工具、消费类电子等各个领域。

说实话，这对于只用过vivado的我来说是个不小的挑战。但正如上面所说，scheme-it给了我们大量的设计文件作为参考，而且更重要的是，scheme-it拥有一个很棒的电子社区，在里面我可以找到大部分问题的答案，这无疑给了我很大的帮助，

四、方案框图

根据比赛要求，这次使用得捷的Scheme-it来设计框图，本项目的主要框图如下，得捷网站链接如下：https://www.digikey.cn/schemeit/project/111-40237b1822ef447d8687ea3e013180ed/40fac7cc73d347f8895a7e73719b51e5

主要元器件：

乐鑫ESP32S3-S3-BOX-3 及其配套组件

实时时钟日历模块 Pmod RTCC

蓝牙低功耗模块 Grove-BLE

由于乐鑫的开发套件中已经自带了配套的显示屏，麦克风，扬声器，以及各种传感器，这些部分不必再使用其他厂家提供的配件，在开发的过程中也不需要自己去编写协议，赞美乐鑫！

五、方案中可能用到的规定厂商元器件介绍

首先便是esp-32-box-3

这是乐鑫科技发布的一款新的完全开源的 AIoT 应用开发套件，搭载乐鑫高性能 ESP32-S3 AI SoC，旨在突破传统开发板，成为新一代开发工具的引领者。

ESP32-S3-BOX-3 拥有丰富的配件，支持用户轻松定制和扩展功能。将其与乐鑫可靠的软件解决方案相结合，将为开发者带来便捷开发的新思路，提供更高效和全面的开发体验。ESP32-S3-BOX-3 板载一块配备电容触摸面板的 2.4 寸 SPI 显示屏（分辨率 320 x 240），双数字麦克风，一个扬声器，一个 Type-C 端口，以及支持硬件扩展的高密度 PCIe 连接器。

ESP32-S3-BOX-3-SENSOR 和 ESP32-S3-BOX-3-DOCK 是两个功能配件。SENSOR 拥有多个板载器件，如温湿度传感器、红外发射器和接收器、雷达传感器等。DOCK 包含两个 Pmod™ 兼容接口（16 个可编程 GPIO），支持用户外接其他模块。ESP32-S3-BOX-3-BREAD 转接配件专用于将 BOX-3 连接至标准面包板进行 DIY 开发。ESP32-S3-BOX-3-BRACKET 转接配件能够将 BOX-3 集成到任何非智能设备中，为其快速整合 AI 语音、HMI、无线连接等功能。

而后是将会用到的两个pmod器件。之所以使用Digilent公司的产品，原因仅仅是因为我之前在学校里尝试用开发板做项目的时候试用过它，对它的各种参数以及连接的方法比较熟悉。正好，它也能满足我想达到的功能。作为其他厂家的器件，其互联也是有一定难度，符合我锻炼自己的目的。

可以在Digilent公司的官网上找到相应的说明，这对接下来的设计会很有帮助。

以RTCC为例，可以看出其供电电压为3.3v，支持i2c的数据传输模式。这与esp32的led屏幕的参数是相同的，这也意味着连接的电路是基本通用的。

我们可以从这张电路图上大致看出led屏幕的连接方式。首先，接入3.3v的电源，然后以i2c的形式输入从主控芯片处传来的信号。Box采用控制信号包括：DC（数据/命令），CS（片选），I2C接口的SDA和SCK（IIC数据和时钟），RST（复位）和CTRL（背光亮度）。然后通过ledk口将信号传入显示屏，这样就可以在屏幕上得到图形了。

对于rtcc和蓝牙模块，其电路结构也是类似的，唯一不同的地方在于，其数据输入是各种各样的传感器，而输出是i2c接口。

剩下的部分就是主控芯片程序的编写了。这部分不涉及电路，可以留到下一个阶段再进行。

六、对本大赛的心得体会

首先感谢FastBond能够给我这样一个机会，让我自己开动脑筋，设计一个简单的电子设备，实现一定的功能。这其实是很有意思的一给过程：从想达到什么样的功能开始，再到自己选择器件，自己画原理图，研究可行性等等。对于一给电子专业的学生来说，这是将来必定要面对的事，这次经历无疑为我提供了宝贵的经验，使我在将来面对相似的事时不至于手忙脚乱。

当然也有比较遗憾的地方。Esp32这一套组件明显有着极其强大的性能，而我却只是把它当成了fpga开发板来用，很多极其强大而方便的功能我根本没有用到。希望在将来能有机会更加深入的研究esp32这一套组件，设计出能够充分利用其性能的，真正有市场的新产品。

祝愿fastbond越办越好！