项目介绍

使用得捷scheme-it绘制框图与原理图，利用乐鑫的ESP32C3作为主控，用onsemi的NCP114ASN330T1G作为LDO，制作一个可以根据光线与时间自动控制窗帘开关的窗帘控制器。

选择产品的功能描述和性能指标介绍

1，乐鑫ESP32-C3 MINI 模块：

• 集成 ESP32-C3 芯片，RISC-V 32 位单核处理器，时钟频率高达 160 MHz
• 行业领先的低功耗性能和射频性能
• 内置 400 KB SRAM、384 KB ROM 存储空间，并支持多个外部 SPI、Dual SPI、Quad SPI、QPI flash
• 完善的安全机制：基于 RSA-3072 算法的安全启动、基于 AES-128-XTS 算法的 flash 加密、创新的数字签名和 HMAC 模块、支持加密算法的硬件加速器
• 丰富的通信接口及 GPIO 管脚，可支持多种场景及复杂的应用
• 通过 RF 认证以及软件协议认证

2，Onsemi安森美NCP114ASN330T1G：

NCP114是一种300毫安线性稳压器，为工程师提供了非常稳定、精确、噪声低的电压，适用于空间受限、噪声敏感的应用。为了优化电池供电的便携式应用性能，NCP114采用动态静态电流调节技术，在无负载时具有非常低的待机电流消耗。主要性能参数如下：

• 工作输入电压范围：1.7 V至5.5 V
• 可选固定电压选项：0.75 V至3.6 V。其他电压选项请联系工厂。
• 待机电流极低，典型值为50 A。
• 待机电流消耗：典型值为0.1 A。
• 很小的压差：在300 mA时典型值为135 mV。
• 室温下的精度为±1%。
• 高功率供应纹波抑制：在1 kHz时为75 dB。
• 具有热关断和电流限制保护功能。
• 与1uF陶瓷输出电容稳定。
• 提供UDFN和TSOP封装。
• 无铅器件。

项目设计思路

市面上现有的窗帘电机都比较大，而且需要专门的轨道适配，价格不菲。我在本项目中尝试使用5线的自带减速机的步进电机改4线后使用，可以大幅降低体积。

主控使用ESP32-C3-MINI模块，因为使用的引脚不多，用C3可以有效降低成本，还自带wifi功能，方便接入智能家居系统整体控制。

模块上面自带了光线传感器，这样即使不接入智能家居系统，或不使用手机手动控制，也可以实现自动控制窗帘电机运动，比如说亮度达到一定阈值以上打开窗帘，否则关闭窗帘；或者使用wifi功能同步时间后，固定早上8点打开晚上8点关闭。

使用的Scheme-it工具介绍

Scheme-it 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。最近发布的新功能包括：

●   Ultra Librarian 符号集成：该功能从 Digi-Key 的产品目录中引入了大约 200 万个 Ultra      Librarian 的详细、美观的符号和图像。

●   Symbol Editor 2.0：这是一款定制符号编辑器，允许用户创建当前未包含在 Scheme-it 中的新符号，提供了无限的定制设计方法。

●   数学标记：在 LaTeX 的支持下，用户现在可以正确地格式化并直接在原理图上插入数学公式和计算。

Scheme-it 工具附带全面的电子符号库并与 Digi-Key 元件目录集成，可协助您完成各种各样的电路设计。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。

项目方案框图和原理图介绍+简单介绍实现方式

项目链接如下：

https://www.digikey.cn/schemeit/project/窗帘-77e14e3244b84b0a8bc16abe133ba7bb

首先是设计框图

核心主控用的是ESP32-C3-MINI, USB作为供电输入，给LDO提供5V，然后LDO将 3.3V供电给MCU。USB同时也作为上传固件的通讯口，与ESP32-C3的原生USB端口连接。

步进电机使用的5线步进电机，如下图所示：

这种步进电机有自带的驱动器，就是图上的电路板。但是使用这种驱动的话稍微有点麻烦，最方便的方案是使用3D打印机常用的A4988类型的驱动，代码上非常方便实现。但问题是A4988仅支持4线电机，因此需要对上面的电机进行一些改装。具体会在阶段二的推文中详细说明。以下是项目使用的A4988驱动：

MCU上还有一个光线传感器，可以识别室外亮度，这样可以做到即使没有智能家居系统，这个模块自己也可以实现完全自动化。

最上面的部分是调试和串口接口。一般情况用不到，但这里也引出。如果未来需要添加别的传感器或控制单元，也可以使用这些引脚。

接下来看看具体的原理图：

首先使用ESP家族的芯片时都需要注意，ESP有Strapping 管脚的设计，也就是说会在上电时先检测这些管脚的电平，然后再确定启动模式。因此这些管脚需要做特别的处理。ESP32-C3的Strapping管脚是IO2, IO8, IO9。管脚功能及默认状态如下：

可以看到IO2和IO8并没有内部上拉处理，因此我们需要外部上拉。而IO9是下载模式引脚，因此需要外置一个开关和滤波电路，来实现下载模式的启动。

另外一个需要特别注意的地方是，ESP的EN引脚是芯片开关，这个开关需要在芯片供电充分后打开，芯片才可以正常工作。因此需要外部上拉并加一个电容实现缓启动延时电路。虽然它内部已经有了弱上拉，但这个上拉对电容的充电速度可能会达不到要求，因此我们依然使用外部上拉。另外一点就是网上经常发现有小伙伴反应说ESP32自动下载失败，必须要手动进入下载模式，这其实就是因为这个电容的容值不对。为了实现自动下载，这个电容的容值必须要大于BOOT引脚的电容容值，也就是IO9，这样才可以实现BOOT先被拉低，随后才是EN。在这里我们EN的电容选择1uf，BOOT选择100nf。

接下来看一下供电电路：

供电部分非常简单，这颗LDO仅需要输入，输入电容即可正常工作。不要忘记USB同时承担了通讯的功能，以你要连接DN, DP数据引脚。

接下来是输入输出部分：

上面是A4988驱动模块，为了驱动步进电机；

下面是两个杜邦三针口，一个用来外接光线传感器，另外一个备用，可以后期添加其他功能。这两个口都具备ADC功能，同时也可作为普通GPIO来使用。

对本活动的心得体会

本次活动让大家尝试使用了SCHEME-IT，工具使用起来比较方便，不需要安装任何东西，打开浏览器就可以使用。虽然目前元件库不太全，但是画原理图和框图非常方便。通过这次活动让我的工具库又多了一个趁手的工具，希望大家也都可以一起来参加。