FastBond2阶段1-基于EPS32S3智能台灯的框图设计

内容介绍

项目总结报告

项目介绍及设计思路

随着智能化的普及，方便人们日常生活应用。在台灯普通照明功能的基础上，我们设计了一种更加自动化、智能化、人性化的台灯。使台灯能够更加贴心，更能懂人所想。在设计中融合了微波雷达、光照强度等一些传感器，让台灯的使用变得更加便捷、有趣，同时产品的智能化、人性化的设计将带您进入智能家居的美好生活。

设计功能：

人体红外感应控制，夜晚手靠近台灯，比较方便
用超声波传感器检测人与台灯的距离判断坐姿是否异常，使用驱动模块来控制台灯的亮度

设计方向和市场介绍

我想到了这样一款复合功能的台灯，可以自动感应人体是否在场而实现自动开关灯，同时自动调光模式在不同的时间可以通过获取外界环境来自动调整灯光亮度，有利于节能环保。坐姿纠正功能的实现使得用户能够养成良好的学习工作习惯并保护视力。自动调时计时提醒休息，让人的眼睛更加健康。

方案框图
分享链接：

https://www.digikey.cn/schemeit/project/fastbond-fdc2edb3dce34fd7a95147ce65f33e1f

方案框图介绍：

基于ESP32S3 乐鑫开发的一款主控板。此板是方便开发者快速实现各种智能硬件产品原型的一款开发板。我们选取此模组作为主控来实现智能化的台灯。您可通过此主控板，搭配其他功能模块，实现其它对应的功能。在设计台灯过程中我们对此开发板进行了部分沿用。MAX44000集成了宽动态范围环境光传感器和一个红外接近检测传感器，是便携式触摸屏控制产品的理想方案。人体红外感应控制，夜晚手靠近台灯，比较方便。超声波传感器模块进行测距矫正坐姿，设定最小距离，人体与台灯之间距离小于设定值。

主要元器件：
ESP32S3 乐鑫

MAX44000: 环境光和红外接近检测传感器

超声波传感器

主控芯片：乐鑫ESP32S3

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。模块支持低功耗蓝牙：Bluetooth5，Bluetooth mesh。蓝牙速率支持：125Kbps，500Kbps，1Mbps，2Mbps。支持广播扩展，多广播，信道选择。

支持蓝牙和WIFI，就意味着可以进行很多的无线连接；同时乐鑫提供了大量的开源库，包括语音识别Skainet，可以方便的进行后期扩展。

红外接近检测传感器：ADI MAX44000

MAX44000集成了宽动态范围环境光传感器和一个红外接近检测传感器，是便携式触摸屏控制产品的理想方案。
在环境光检测+接近检测应用中， IC仅消耗11μA (时间平均)电流(包括外部IR LED电流)。

片上环境光传感器能够测量0.03 lux至65,535 lux较宽的动态范围；内部IR接近检测传感器与集成IR LED驱动器配合工作。通过I2C总线读取所有数据，可编程中断减轻器件
数据轮询的工作负荷，节省微控制器资源并减少系统软件开销，最终降低系统功耗。

IC设计用于驱动外部IR LED，工作在1.7V至3.6V VDD供电电源。只有环境光传感器工作时，器件消耗5μA电流，使能接近检测接收器和驱动器后，器件仅消耗7μA电流。
- 电路图
略
- 总结
通过此次FastBond2阶段1，我想到了这样一款复合功能的台灯，可以自动感应人体是否在场而实现自动开关灯。

同时自动调光模式在不同的时间可以通过获取外界环境来自动调整灯光亮度，有利于节能环保。坐姿纠正功能的实现使得用户能够养成良好的学习工作习惯并保护视力。自动调时计时提醒休息，让人的眼睛更加健康。

通过比赛，给我提供一个时间的平台，让我的能够通过实践增强我的能力，受益匪浅，希望接下来能够继续进步。