智能小夜灯

一、项目介绍和思路

小夜灯是一个极其方便并且被广泛利用的家用电器，具有广泛市场。我目前使用的一款已经可以触摸控制。我想借助此次FastBond2的机会来设计一款新的小夜灯主要特点有：

1、利用WiFi技术，制作一个可以通过手机控制的小夜灯，比如开关、亮度调节等；

2、人体红外感应控制，夜晚时走近时，自动打开；

3、可播放音乐；

4、使用麦克风，利用乐鑫科技的Skainet组件，实现语音控制小夜灯开关和亮度。

二、方案框图

项目的网址：https://www.digikey.cn/schemeit/project/esp32-f72abedbca5c46f2bd9b2fe6b0430324

方案框图由digikey的Scheme-it绘制，Scheme-it 是一款在线原理图和图表绘制工具，任何人都能利用该工具设计自己的电子电路图，并与他人共享。 该绘图工具附带全面的电子符号库并与 DigiKey 元件目录集成，可协助我们完成各种各样的电路设计。 此外，该工具还内置物料清单管理器，方便我们跟踪设计中使用的零件。 完成原理图绘制后，可导出到图形文件或者通过电子邮件与他人共享Scheme-it极大地方便了我们。

主要元器件：

ESP32-WROOM-32 Wi-Fi 蓝牙模块（Schtoeta乐鑫科技）

MAX98357AETE+T_(ADI(亚德诺)/MAXIM(美信))

MAX44000: 环境光和红外接近检测传感器

INMP441麦克风芯片--支持I2S

由传感器检测并给ESP32传入信息，由ESP32处理信息，输出给LED模块和音频模块。

ESP32-WROOM-32 Wi-Fi 蓝牙模块（Schtoeta乐鑫科技）

乐鑫科技的 ESP32-WROOM-32 是一款功能强大的通用 Wi-Fi +BT +BLE MCU 模块，适用于从低功耗传感器网络到最苛刻任务的各种应用，如语音编码、音乐流媒体和 MP3 解码。

该模块的核心是 ESP32-D0WDQ6 芯片。嵌入式芯片设计为可扩展，适应性强。有两个 CPU 内核可以单独控制，CPU 时钟频率可在 80 MHz 到 240 MHz 之间调节。用户还可以关闭 CPU 并利用低功耗协处理器来持续监视外围设备的变化或阈值跨越。ESP32 集成了丰富的外设，包括电容式触摸传感器、霍尔传感器、SD 卡接口、以太网、高速 SPI、UART、I²S 和 I²C。

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。

为 ESP32 选择的操作系统是带有 LwIP 的 freeRTOS；同时内置硬件加速的 TLS 1.2。还支持安全（加密）无线 (OTA) 升级，因此用户即使在发布后也能以最低的成本和精力升级其产品。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。

特性：

地址空间：

对称地址映射、数据总线和指令总线的 4 GB（32 位）地址空间、1296 KB 嵌入式内存、19704 KB 外部存储器、512 KB 外设、一些嵌入式和外部存储器区域可以通过数据总线或指令总线访问、328 KB DMA

外部存储器：

片外 SPI 存储器可以作为外部存储器映射到可用的地址空间。嵌入式存储器的某些部分可用作外部存储器的透明高速缓存、支持高达 16 MB 的片外 SPI 闪存、支持高达 8 MB 的片外 SPI SRAM

嵌入式存储器：448 KB 内部 ROM、520 kB 内部 SRAM、8 KB RTC FAST 内存、8 KB RTC SLOW 内存

外设：41 个外围设备

DMA：13 个模块能够进行 DMA 操作

可应用于低功耗传感器网络、语音编码、音乐流、MP3 解码和物联网等。

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。

音频解码芯片：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。

微信小程序开发：

微信小程序有两个突出的特点和优势：

1、跨平台——无需单独开发Android和 IOS 的 APP，只用借助微信小程序的 API 即可；

2、依托于微信——用户基数极大的移动端 APP 之一。

利用微信小程序，可极大地降低开发成本和时间，显著地提高了效率。

三、电路图

暂时省略，后续加上。

四、总结

通过此次FastBond2阶段1，我设计了该款智能小夜灯，可语音操控、红外感应，还可以通过WiFi操控。感受到了得捷以及其Scheme-it的便利与其他优势。