• 项目介绍、设计思路及市场介绍

台灯，作为学生日常使用最长接触的家用小电器，我们几乎每天都要使用它。但是传统的台灯一般只有开关以及几档亮度调节的功能，在使用中有着诸多不便：比如我们很多时候调节要依靠物理按键来实现，但是只有物理摁键不能实现很理想的调控，有些时候无法调到恰好想要的亮度；使用后忘了关闭的话还需要再次接近去关闭，不够智能化；晚上下床看不清地面时需要照明但台灯反而不会自动照明；功能比较单一等。

为了解决这些问题，我利用scheme-it工具设计了一款智能台灯。这款台灯有如下几个特点：

有完备的蓝牙/WiFi模块

我们可以通过开发软件或者使用微信小程序来实现对设备的操控，实现更多传统台灯无法实现的功能，比如定时关闭、设置闹钟等，同时在忘记关灯的时候也可以远程APP关闭。

有麦克风输入模块

我们可以更简单的只使用麦克风来操控设备，一些简单的操作比如开关灯通过声音控制也是一个好办法。

有红外感应模块

在夜晚需要照明的时刻，设备可以根据我们的需要为我们提供照明，并可以通过设置来定制化内容。同时还具备环境光检测功能，在照明不足时可以自动改变亮度保护眼睛；在照明充足时刻可以自动降低亮度或关闭，并且还可以设置长时间无人自动关灯功能，这对于节约能源都很有帮助。

有声音模块

通过声音模块，我们可以实时获得反馈，并且可以实现闹钟功能，有效地丰富了功能。

智能台灯的市场介绍：市场上台灯产品有很多，但是功能较全面且性价比较高的台灯并不多，本款产品的目标就是开拓智能台灯市场。希望通过开发板这种设计方案来探索较低成本的智能台灯设计。

• 方案框图

框图及得捷网站的原始框图的链接如下：

https://www.digikey.cn/schemeit/project/2023-10-30-134f23ae6249419ca175d494db507e6e

在设计过程中我使用了scheme-it工具，尽管它是在线工具，但是它的功能很强大：

Scheme-it有着非常全面且庞大的器件库以及对应器件的手册。

Scheme-it提供了很多教程，新手入门非常容易。

Scheme-it的界面和操作设计也很容易上手。

Scheme-it提供了相当多的使用实例，我们可以通过这些实例来加速学习。

Scheme-it也可以和Kicad软件联动，便于后续的板子的绘制。

利用scheme-it软件，我很方便的画出了台灯设计的框图，为后续的工作节约了很多的时间。

• 主要部件介绍

主控芯片：ESP32C3

ESP32-C3是一款基于通用模块ESP32-C3-WROOM-02的入门级开发板，具有4mb SPI闪存。该板集成了完整的Wi-Fi和蓝牙低功耗功能。

大多数I/O引脚都引到两边的引脚头，以便于接口。开发人员可以使用跳线连接外设或将ESP32-C3安装在面包板上。

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。

ESP32-C3功耗低，是以下领域物联网设备的理想选择:

• 智能家居
• 工业自动化
• 医疗保健
• 智慧农业
• POS机
• 服务机器人
• 音频设备
• 低功耗物联网数据记录器

红外线传感器：OPT3004DTST

OPT3004是一种测量可见光强度的传感器。传感器的光谱响应与人眼的光响应紧密匹配，并且在广角入射角上包含显著的红外抑制。

OPT3004是一款单芯片勒克斯计，用于测量人眼可见的光强度。该器件的精确光谱响应和强红外抑制使得OPT3004能够准确地测量人眼所看到的光强度，当工业设计要求将传感器安装在深色玻璃下以保持美观时，强红外抑制也有助于保持高精度。OPT3004专为光学传感系统而设计，是光电二极管，光敏电阻或其他人眼匹配和红外抑制较少的环境光传感器的理想首选替代品。

测量范围从0.01lux到83 k lux无需手动选择全量程范围，使用内置的全量程设置功能。该功能允许在23位有效动态范围内进行光测量。

• 总结

以上是我在整个FastBond2项目阶段一中设计新一代智能台灯产品的过程，包括了设计功能、绘制框图、选取器件等环节。在这个过程中，我学会了scheme-it的使用，增加了一项新的技能。也了解了很多硬件厂商以及他们旗下的产品，对硬件行业有了更深入的了解。

FastBond这类的比赛对我的综合能力提升很有帮助。也希望以后也可以多多举办这类的设计比赛，对于提高大家的能力也会很有帮助。

最后很感谢赛事组织方给我提供这样一个参与比赛的机会，希望FastBond越办越好！