一、项目介绍

台灯是我们在日常学习生活中频繁使用的照明设备，我希望利用ESP32芯片为核心，设计一款具备远程控制、光线感应、定时提醒等功能的智能台灯。通过结合蓝牙/WiFi模块以及小程序控制，实现用户在学习、家庭、办公室等场所的智能照明体验。

二、板块设计以及功能特点

1.板块设计

1） 硬件设计板块：

LED光源选择：选择高品质的LED灯源，支持可调光色温，以提供不同光线效果。

光感应器：集成光感应器，能够实时感知环境光线并自动调整亮度，以提供最佳照明效果。

外观设计：设计现代、时尚的外观，采用耐用的材料，以吸引用户。

触摸控制面板：集成触摸控制面板，用户可以通过触摸进行亮度和色温调节。

电源管理：设计有效的电源管理系统，以降低能耗和延长灯具寿命。

声学设计：避免光线的闪烁和噪音，提供安静的工作和学习环境。

2） 软件设计板块：

智能控制系统：开发智能控制系统，包括微信小程序和语音助手兼容性，允许用户远程控制和编程定时任务。

用户界面设计：设计用户友好的手机微信小程序界面，使用户能够轻松自定义台灯的亮度和色温。

语音识别：集成语音识别技术，以支持语音控制功能，如与智能助手的集成。

固件升级：提供固件升级功能，以确保产品具有最新的功能和性能改进。

3） 用户体验设计板块：

舒适性优化：确保照明模式和亮度调整能够提供舒适的光照，减轻眼部疲劳。

个性化定制：允许用户根据不同活动和场景个性化定制灯光，如学习、工作、阅读和休息模式。

用户教育：提供用户指南和教育材料，以帮助用户充分利用智能台灯的功能。

售后支持：设计完善的售后支持体系，包括客户服务和产品保修。

2.功能特点：

远程控制：通过手机微信小程序与台灯建立连接，用户可以在任何地方远程控制台灯的开关、亮度等。

光线感应：台灯内置光线传感器，可根据环境光线的亮度自动调节台灯的亮度，提供舒适的照明环境。

语音控制：兼容智能助手，通过语音指令控制灯光，增强用户体验

定时提醒：可设置定时提醒功能，如定时开关机、定时提醒事项等，帮助用户更好地管理时间。

节能环保：通过自动调节亮度和远程控制，有效减少能源浪费，实现节能环保。

艺术造型：台灯外观设计简约时尚，符合现代家居风格。

三、市场介绍

智能台灯作为一种智能化、人性化的照明产品，具有多种实用功能，如光线调节、色温控制、定时开关等，能够满足消费者在不同场景下的照明需求。随着智能家居市场的不断扩大，智能台灯的需求量也在逐渐增加。与此同时，智能台灯市场品牌众多，竞争激烈。目前，市场上的智能台灯主要分为两类：一类是传统照明品牌推出的智能台灯产品，另一类是互联网企业推出的智能台灯产品。传统照明品牌在照明技术、产品质量等方面具有优势，而互联网企业在智能化、人性化方面具有优势。ESP32作为一种优秀的物联网芯片，能够为智能台灯提供强大的硬件支持，同时具有低成本、低功耗等优势，有利于提高产品的市场竞争力。

四、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/基于esp32c3的智能台灯设计框图-02e29f556cd6457896a1311309eb40d8

在设计过程中我使用了scheme-it工具，以下是scheme-it工具的一些主要特点和功能：

全面的器件库：scheme-it包含了大量常用电子器件，包括电阻、电容、电感、集成电路等，用户可以在库中选择并拖拽到设计区域中，方便快速搭建电路。

可视化设计：通过拖拽和连接器件，用户可以直观地设计电路图，不需要深入了解电路原理也能进行简单的设计。

实时模拟：scheme-it可以实时模拟电路的工作状态，用户可以在设计过程中即时查看电路的运行情况，这对于调试和优化电路设计非常有帮助。

详细的器件信息：每个器件都提供了详细的规格参数和特性说明，用户可以通过查看这些信息来选择合适的器件进行设计。

总的来说，scheme-it是一个功能强大、易于上手的在线电路设计工具，适用于电子爱好者、学生以及工程师等各类用户，为他们提供了一个方便快捷的电路设计平台。

五、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。它是由乐鑫科技（Espressif Systems）推出的一款微控制器芯片，属于ESP32系列的新成员。以下是ESP32-C3的一些主要特性和优势：

集成Wi-Fi和蓝牙：ESP32-C3内置了Wi-Fi和蓝牙低功耗功能，使其具备了无线通信的能力，可以轻松连接到Wi-Fi网络或与其他蓝牙设备通信。

低功耗设计：ESP32-C3采用了先进的功耗管理技术，可以在低功耗模式下运行，适用于电池供电和可穿戴设备等场景。

丰富的I/O接口：ESP32-C3拥有丰富的GPIO引脚，可以灵活地与其外部设备连接，适用于各种应用场景。

高性能处理器：搭载了高性能的32位RISC-V单核处理器，运行频率高达160MHz，可以处理复杂的计算任务。

丰富的开发生态：ESP32-C3具有庞大的开发社区和丰富的开发资源，支持多种开发工具和编程语言，如C/C++、MicroPython等。

灵活的应用场景：ESP32-C3的灵活性使其适用于多种应用场景，如智能家居、智能工业、物联网设备等，为开发者提供了丰富的应用可能性。

总的来说，ESP32-C3是一款功能强大、灵活多用途的微控制器芯片，适用于各种物联网设备和嵌入式应用，具备了丰富的特性和优势，受到了开发者和制造商的青睐。

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。

音频编解码芯片：ADI MAX98357

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IS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。

微信小程序开发：

微信小程序作为轻量级应用的载体，确实方便了很多的应用场景。传统的产品如果要和手机互联互通，那么必须要开发两套 APP，即 IOS 和安卓。十分的麻烦和成本巨高。但是微信小程序的出现大大的提升了效果，其具有两个优势：1.可实现跨平台 2.依托于微信。

六、项目总结

通过使用Scheme-it工具，我学会了如何绘制电路框图，选择合适的器件以及了解它们的功能和特性。这为我提供了在硬件设计方面的实践经验。此外通过引入麦克风输入模块、红外感应模块和声音模块等功能，这次项目让我对传统台灯进行了创新性的扩展，使其具备了更多智能化的特性。并通过学Scheme-it相关教程和使用实例，这使我学会了新工具。

总的来说，智能台灯设计项目为我供了丰富的硬件设计和创新经验，同时也锻炼了我的学习、解决问题的能力。这些经验将对我未来在硬件设计和物联网领域的发展有很大的帮助。

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！