基于ESP32的空调智能遥控器设计

项目介绍

空调智能遥控器是一种具有创新设计的家居设备，旨在为人们提供舒适的恒温环境并节省电力。该设备采用先进的温控技术和智能化控制系统，可以根据个人需求调节室温，在节省电力、提高效率的同时，提供全方位的温控体验。

设计思路

这个项目的灵感来源于今年夏天，炎热的天气让人不得不一直开着空调降温，在这过程中，我发现了空调的两个弊端。虽然大部分空调已具备恒温功能，但都存在两个问题：

1.耗电过大：当空调持续在一个普通温度的功率下工作时，耗电量非常大，而对室内的降温效率也不高。一篇文章中用实验表明：想要省电又高效地使用空调，应该将空调功率调至最大，使用最低温度、最大风力，使室温快速降低，直至适宜的温度，然后关闭空调。室内温度再次上升时，重复以上的操作。

遵循这个方法显著提升了降温效率，节省了电力。但随之而来的便是第二个问题：

2.体感温度不稳定：反复开关空调，一方面会让人觉得麻烦，另一方面对人体表感受到的温度很难把控。开太久会冷，不开又会热。

所以这次我想借助Fastbond2的机会来设计一款空调智能遥控器，在可变温的基础上加上智能化控制系统，实现在手机上进行个性化设置。

该遥控器具有以下特点和功能：

1. 感应温度：设有温度感应装置和温控系统，用户将遥控器放在身边，就可以得到相对精确的室温，从而进行控温。
2. 遥控开关空调：当遥控器感应到温度到达额定温度的一定范围以外，就会自动开关空调，到达省电目的。

3.智能控制：该遥控器配备智能化控制系统，可以在微信小程序上根据用户的需求进行个性化设置，比如定时开关机、额定温度选择等。

设计方向的市场介绍

空调智能遥控器的市场需求广泛，适合年轻人、上班族、老年人等各个群体。空调是家家具备的重要家具，而很多家庭为了省电，或是对空调自带的恒温设定不满意，会选择不使用空调。本产品可以提高空调使用效率，节省电力，并实现精准控温，提供舒适的温度。因此空调智能遥控器在市场上有着广阔的应用前景。

方案框图和介绍

本项目以乐鑫ESP32S3为主控芯片，使用MCP9803T-M温度传感器和KSD301温控器实现对室温的控制。用户可以通过遥控器上的显示器或者微信小程序查看当前温度，同时可以通过遥控器上的按键或者微信小程序调节至想要的温度。

本次方案框图设计在得捷的Scheme-it工具进行，十分便捷。得捷网站链接如下：

https://www.digikey.cn/schemeit/project/空调智能遥控器-ecd74f5d74604ea28a434fde077dab0d

Scheme-it工具介绍

Scheme-it是一个为工程师、教育工作者和学生提供的免费在线原理图和图表制作解决方案，是一个基于云的工具，可让全球用户设计并共享电子电路图和原理图。Scheme-it工具附带全面的电子符号库并与Digi-Key元件目录集成，可协助用户完成各种各样的电路设计。为了让开发者的工作更高效便捷，Scheme-it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。Scheme-it附带超过700个通用符号的符号库。Scheme-it与Digi-Key元件目录相连，可访问400+万种元件。在Scheme-it中，用户可以创建物料清单（BOM）并购买项目中使用的元器件，还可以与他人共享项目并以KiCAD、.PNG、.SVG和.PDF文件格式导出。必要时，在平台中创建的原理图可以公开共享，并可在Scheme-it主页上被搜索到，从而实现想法共享和更进一步的创新。Scheme-it用户还可以在Digi-Key技术论坛上的专门板块进行提问、发表评论和分享有关该工具的想法。

主要元器件介绍

主控芯片：乐鑫ESP32-S3

ESP32-S3是一款集成2.4GHz 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 MCU 增加了用于加速神经网络计算和信号处理等工作的向量指令 (vector instructions)。AI 开发者们通过 ESP-DSP 和 ESP-NN 库使用这些向量指令，可以实现高性能的图像识别、语音唤醒和识别等应用。ESP-WHO 和 ESP-Skainet 也将支持此功能。

ESP32-S3 集成 2.4 GHz Wi-Fi (802.11 b/g/n)，支持 40 MHz 带宽；其低功耗蓝牙子系统支持 Bluetooth 5 (LE) 和 Bluetooth Mesh，可通过 Coded PHY 与广播扩展实现远距离通信。它还支持 2 Mbps PHY，用于提高传输速度和数据吞吐量。ESP32-S3 的 Wi-Fi 和 Bluetooth LE 射频性能优越，在高温下也能稳定工作。

ESP32-S3 拥有 45 个可编程 GPIO 以及 SPI、I2S、I2C、PWM、RMT、ADC、UART、SD/MMC 主机控制器和 TWAITM 控制器等常用外设接口。其中的 14 个 GPIO 可被配置为 HMI 交互的电容触摸输入端。此外，ESP32-S3 搭载了超低功耗协处理器 (ULP)，支持多种低功耗模式，广泛适用于各类低功耗应用场景。

ESP32-S3 为物联网设备提供了完善的安全机制和保护措施，防止各类恶意攻击和威胁。它支持基于 AES-XTS 算法的 flash 加密、基于 RSA 算法的安全启动、数字签名和 HMAC。ESP32-S3 还新增了一个“世界控制器 (World Controller)”模块，提供了两个互不干扰的执行环境，实现可信执行环境或权限分离机制。

温度传感器：MCP9803T-M/MS

MCP9803T-M/MS是Microchip Technology制造商生产的模拟和数字输出温度传感器，感应温度范围-55℃~125℃，可提供-10℃~85℃的±1℃的精度。寄存器设置允许用户选择9位至12位的温度测量分辨率，配置节能关机和单次（关机时单次转换）模式，以及温度警报输出和滞后限制的规格。该传感器采用工业标准的2线制，12CTM SMBus兼容串行接口，允许在单个串行总线中控制多达八个设备。

心得体会

本次Fastbond2大赛给我提供了一个很好的锻炼自己的机会，我第一次使用Scheme-it这个工具设计项目框图，感受到了它的方便快捷，并从中学到了许多知识，收获颇多。

最后希望Fastbond大赛能够越办越好。