FastBond2阶段1-基于ESP32-WROOM-32的智能家用加湿器设计

一、项目介绍与产品思路

随着对人民家居生活质量要求的提高，家用加湿器逐渐普及。但市面上流行的大部分加湿器仍以按键和红外遥控为主，该项目旨在物联网与智能家居的普及下，将加湿器智能化，采用触摸屏，语音控制，基于蓝牙的远端控制，与温度感应，并增加紫外消毒功能。其主要特点为：

1、增加蓝牙模块，可以实现手机远程操控，例如在厨房时可以用手机远程打开卧室的加湿器，或者晚上即将入睡前利用手机关闭加湿器，无需手动操作。

2、增加语音识别模块，基于语音识别可以让使用者通过语音控制加湿器的工作开关与工作模式，语音识别可以在夜间照明不良的情况下或者无法手动操作的情况下控制加湿器。

3、可以做到环境温度感应自动控制加湿器模式，加湿器的工作效果与室内温度密切想过，温度传感器可以收集环境内的温度，从而自动控制加湿器的工作效率，做到精准控制体感湿度，同时可以节约电能。

4、增加了紫外线消毒灯，加湿器开启的同时可以做到室内消毒。

二、设计方向市场介绍

随着物联网和人工智能的快速发展以及人们生活水平的提高，以及城市中气候的恶化，加湿器已经成为众多市民选择的家用小电器。而该项目实现了加湿器的智能化，人为控制起来更方便。有利于弱势群体方便使用加湿器，老人与孩子可以通过语音控制加湿器，并且加湿器增加的紫外线消毒灯可以使老人与孩子生活的环境更加干净卫生，减少了疾病的发生，生活更舒适。

三、方案框图与介绍

本次方案框图使用的是Digikey得捷电子的scheme-it软件进行设计。

主要框图如下：

此处为该项目在scheme-it网站上的分享链接：https://www.digikey.cn/schemeit/project/基于esp32的智能加湿器-97299af6956941a7ac8ec55f56436d62

Scheme-it工具介绍：scheme-it是一款免费的在线EDA工具，即电子设计自动化（ElectronicDesign Automatic）工具，有许多业界大佬均使用该软件进行原理图与框图绘制。该软件具有分享功能，方便团队开发，是开发者团队的工作效率更高效便捷，Scheme-it的设计资源库非常丰富。Scheme-it的设计资源库内与Digi-Key的元件库相连，可以提供19791458种涵盖不同领域的元器件，以及附带超过700个通用符号的符号库。并且还有manufacturers、Schematic Symbols、Diagram Symbols等多种符号，以及常用的框图设计块与系统图标。我此次的框图设计就是利用其中的Schematic Symbols进行绘制的。此外，Scheme-it还内置物料清单管理器，方便开发者跟踪设计中使用的零件。点击BOM按钮，便能查看物料清单。并且可以直接对物料清单报价、订购。

四、方案中元器件介绍

·ESP32-WROOM-32 乐鑫（Espressif Systems）

·AS02008MR-5-R :扬声器(PUI Audio)

·ADMP803JCEZ-RL ：麦克风芯片 亚德诺半导体(Analog Devices)

·MAX6605MXK+T :温度检测传感器 亚德诺半导体（Analog Devices）

·34-00068:触摸传感器 interlink Electronics

主控芯片：乐鑫ESP32-WROOM-32

ESP32-WROOM-32 是一款功能强大的通用 Wi-Fi +BT +BLE MCU 模块，适用于从低功耗传感器网络到最苛刻任务的各种应用，如语音编码、音乐流媒体和 MP3 解码。

该模块的核心是 ESP32-D0WDQ6 芯片。嵌入式芯片设计为可扩展，适应性强。有两个 CPU 内核可以单独控制，CPU 时钟频率可在 80 MHz 到 240 MHz 之间调节。用户还可以关闭 CPU 并利用低功耗协处理器来持续监视外围设备的变化或阈值跨越。ESP32 集成了丰富的外设，包括电容式触摸传感器、霍尔传感器、SD 卡接口、以太网、高速 SPI、UART、I²S 和 I²C。

蓝牙、低功耗蓝牙和 Wi-Fi 的集成带来了功能齐备的模块，并确保了广泛的适应性。使用 Wi-Fi 可以通过 Wi-Fi 路由器实现大范围的物理范围和直接连接到互联网，而使用蓝牙可以让用户方便地连接到手机或广播低功耗信标以进行检测。ESP32 芯片的休眠电流小于 5μA，因此适用于电池供电和可穿戴电子应用。该模块支持高达 150 Mbps 的数据速率和天线的 20 dBm 输出功率，以确保最宽的物理范围。因此，该模块提供业界领先的规格和电子集成、范围、功耗和连接的最佳性能。

为 ESP32 选择的操作系统是带有 LwIP 的 freeRTOS；同时内置硬件加速的 TLS 1.2。还支持安全（加密）无线 (OTA) 升级，因此用户即使在发布后也能以最低的成本和精力升级其产品。

扬声器：PUI Audio AS02008MR-5-R

阻抗为8ohms通用扬声器，带宽带到500HZ~4kHz，增益效率可达86dBA,测试效率为100mW/100mm声压级。额定功率500mW,对于设计使用小型家用电器完全够用，制作材料采用聚酯与聚对苯二甲酸乙二醇酯以及Nd-Fe-B磁铁

麦克风芯片 ADMP803JCEZ-RL亚德诺半导体(Analog Devices)

采用卷带、剪切带包装，MEME（硅）型半导体，模拟信号输出，与主控芯片的DAC解码相互配合使用，频率范围达到100HZ~80kHz灵敏度为-38dB。信噪比63dB,阻抗为400 Ohms

温度检测传感器MAX6605MXK+T 亚德诺半导体（Analog Devices）

感应温度为-55℃到125摄氏度，模拟信号输出，2.7V~5.5V电压供电。具有高分辨率，分辨率达到11.9mV/℃

触摸传感器34-00068 interlink Electronics

电阻传感器，快速响应，响应时间为3μs，模拟信号输出，工作温度为-40℃~85℃,适合加湿器的工作温度。

五、总结

通过FastBond2阶段一的练习，我了解了一款智能产品从构思到设计的过程，自主构思了加湿器如何实现智能化并入家用电器物联网中，FastBond2给了我一个机会来自主探索电子设计，感谢FastBond2提供比赛支持，希望FastBond2越办越好！