FastBond2阶段1-智能助眠床头灯

内容介绍

一、项目介绍
目前有一大部分人口存在着睡眠障碍，尤其是当代年轻人的睡眠问题格外突出。工作压力大，熬夜打游戏，刷手机等是造成失眠、睡眠不足，睡眠质量低等睡眠问题的原因。针对这些睡眠问题，我借助FastBond的机会设计了一款智能助眠床头灯，有以下特点：

1、通过手机微信小程序来定时助眠时间，助眠期间内台灯会根据周围环境自动调节亮度直至全部熄灭。

2、人起夜时伸手即可打开台灯。

3、音频播放器可用来播放助眠白噪音。

4、显示屏可用来显示日期时间和剩余电量。

二、方案框图

本项目的主要框图如下，得捷网站链接如下：https://www.digikey.cn/schemeit/project/智能助眠床头灯-bc4eab21ff994b908c94f3cdbace03dd FmJyMWTVLzfYH6HsbKq91WqFTsHs

主要元器件：

ESP32S3 乐鑫
微波雷达监测 ISK1101
BH1750照度检测模块
MAX98357AETE+T_(ADI(亚德诺)/MAXIM(美信))

主控芯片：ESP32S3 乐鑫

ESP32-S3 是一款集成 2.4 GHz Wi-Fi 和 Bluetooth 5 (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 512 KB 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 Bluetooth 5。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 512 KB SRAM，384 KB ROM， 16KB RTC 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。

微波雷达监测 ISK1101

ISK1101是用于区域感应和距离测量应用的毫米波传感器参考设计。ISK1101设计中包括矽典微智能毫米波传感器芯片、单发单收毫米波天线和主控MCU等硬件，预留主控调试烧录口。利用矽典微智能毫米波传感器芯片高集成度、高带宽特征，可以在较小的体积和较少的元器件下实现灵活和精确的设置。通过毫米波感应判断有人进入检测区域和是否有人一直在检测区域内，并发出控制信号。可区分人体和静物，并可设定距离范围和触发阈值。

BH1750照度检测模块

BH1750 照度检测模块搭载一个BH1750FVI，是I2C总线接口的数字环境光传感器IC。可以准确读取1-65535XL的环境照度。

MAX98357AETE+T_(ADI(亚德诺)/MAXIM(美信))

MAX98357A/MAX98357B是数字脉冲编码调制(PCM)输入D类功率放大器，可提供AB类音频性能，同时具有D类的效率。器件在I2S/左对齐模式下通过单个增益设置输入可提供5中可选择增益(3dB、6dB、9dB、12dB、15dB)，在TDM模式下为固定12dB增益。

数字音频接口高度灵活，MAX98357A支持I²S数据，MAX98357B支持左对齐数据。两种器件均支持8通道时分复用(TDM)数据。对于所有支持的数据格式，数字音频接口可接收8KHz至96KHz的指定采样速率。 IC通过配置可将立体声输入数据转换成左声道、右声道、(左声道/2 + 右声道/2)输出。对于I2S和左对齐模式，IC采用16/24/32位数据工作，对于TDM模式，器件采用16位或32位数据工作。IC无需PCM通讯应用中的外部MCLK信号。这有助于减小EMI以及电路板的耦合问题，另外，也可减小电路板尺寸以及IC引脚数。

IC在BCLK和LRCLK上具有很高的宽带抖动容限(12ns典型值)，能够可靠工作。

有源辐射抑制、边沿速率限制以及过冲控制电路大大减小EMI。无需滤波的扩谱调制机制可省去传统D类器件中的输出滤波器件，可减少方案中的器件数量。

IC采用9引脚WLP (1.345mm x 1.435mm x 0.64mm)和16引脚TQFN (3mm x 3mm x 0.75mm)封装，工作在-40°C至+85°C温度范围。

手机微信小程序

微信小程序的开发难度小，相比起APP更加省时省力，依附微信生态，能够实现病毒性复制传播，降低宣发成本。使用起来更加容易上手，方便快捷。

三、项目思路介绍

用户睡前可以通过微信小程序设置助眠时间，这时台灯便会在设定时间内通过光传感器自动调节亮度，也可以通过音频播放器播放助眠白噪音。微波雷达检测可以实现用户在起夜时方便快捷打开台灯照明。

四、总结

通过参加本次大赛，进一步增加了我对智慧家用电器的了解，锻炼了自己的设计能力，同时培养了对电路设计的兴趣。总的来说是一段有意义的经历。