FastBond2阶段1-基于室内环境监测装置的框图设计

内容介绍

FastBond2阶段1-基于室内环境监测的框图设计

一、项目思路介绍

随着生活质量的不断提高，人们对健康也越来越重视，而大家日常生活、学习的室内环境与大家的健康息息相关，在这种情况下，就需要对室内环境实现实时监控，能够监测环境变化，从而进一步对室内环境进行控制，创造一个舒服健康的工作学习环境。因此，借助此次FastBond2的机会我设计了这款室内环境监测器，它可以实现以下功能：

实时监测室内环境的温度，当温度大于上限，亮红灯提示；温度低于下限，亮蓝灯提示；
实时监测室内环境的湿度，当湿度大于上限，亮黄灯提示；湿度低于下限，亮绿灯提示；
检测到烟雾---->蜂鸣器报警

通过屏幕显示天气、时间、温度、湿度、烟雾报警器状态信息
使用esp32获取网络天气及时间： ESP32-C3支持AP模式，即通过路由器连接互联网，手机或电脑通过互联网实现对设备的远程控制。

二、方案框图

本次项目使用的是得捷的Scheme-it来设计框图，非常容易上手！日后可以在更多的项目上用起来！本项目框图的得捷网站链接如下：https://www.digikey.cn/schemeit/project/室内环境监测-836f713f7a9d4ff7b0de06290406352f

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主要元器件：

（乐鑫）ESP32-C3
DFN-8 SHT30-DIS 数字式温湿度传感器

MQ-2 烟雾传感器

4.0寸TFT彩屏

三、主要元器件介绍

主控芯片：乐鑫ESP32-C3：

ESP32-C3 是一款安全、稳定、低功耗、低成本的物联网芯片，搭载 RISC-V 32 位单核处理器，支持 2.4 GHz Wi-Fi 和 Bluetooth 5 (LE)，为物联网产品提供行业领先的射频性能、完善的安全机制和丰富的内存资源。ESP32-C3 对 Wi-Fi 和 Bluetooth 5 (LE) 的双重支持降低了设备配网难度，适用于广泛的物联网应用场景。

ESP32-C3 搭载 RISC-V 32 位单核处理器，时钟频率高达 160 MHz。具有 22 个可编程 GPIO 管脚、内置 400 KB SRAM，支持通过 SPI、Dual SPI、Quad SPI 和 QPI 接口外接多个 flash，满足各类物联网产品功能需求。此外，ESP32-C3 的耐高温特性也使其成为照明和工控领域的理想选择。

ESP32-C3 集成 2.4 GHz Wi-Fi 和支持长距离的 Bluetooth 5 (LE)，有助于构建覆盖范围更广、射频性能更强的物联网设备。它还支持蓝牙 Mesh (Bluetooth Mesh) 协议和乐鑫 Wi-Fi Mesh，在较高的工作温度下仍能保持卓越的射频性能。

ESP32-C3 支持基于 RSA-3072 算法的安全启动和基于 AES-128/256-XTS 算法的 flash 加密功能，确保设备安全连接；创新的数字签名模块和 HMAC 模块确保设备身份安全；支持加密算法的硬件加速器确保设备在本地网络和云上安全传输数据。

ESP32-C3 沿用乐鑫成熟的物联网开发框架 ESP-IDF。ESP-IDF 已成功赋能了数以亿计的物联网设备，并历经了严格的测试和发布周期。开发人员基于其成熟的软件架构，凭借对 API 和工具的熟悉，将更容易构建 ESP32-C3 应用程序或进行程序迁移。ESP32-C3 也支持在从机模式下工作，可通过 ESP-AT 和 ESP-Hosted SDK 为外部主机 MCU 提供 Wi-Fi 与 Bluetooth LE 连接功能。

SHT30-DIS 数字式温湿度传感器：

SHT30湿度传感器系列结合了多种功能和各种接口（I²C、模拟电压输出），SHT30建立在全新和优化的CMOSens® 芯片之上，进一步提高了产品可靠性和精度规格。SHT30提供了增强信号处理、两个独特和用户可选I2C地址、一个可编程温湿度极限的报警模式，以及高达1 MHz的通信速度。此外，2.15至5.5 V的宽电源电压范围和多种可选接口可保证与不同集成要求的兼容性，具有较高性价比。

MQ-2烟雾传感器：

MQ-2烟雾传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。当烟雾传感器所处环境中存在可燃气体时，烟雾传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。

MQ-2烟雾传感器在较宽的浓度范围内对可燃气体有良好的灵敏度

对液化气、丙烷、氢气的灵敏度较高，该传感器可使用10年，具有长寿命、低成本的特点。

4.0寸TFT彩屏：

四、总结

通过此次FastBond2阶段1，我设计了这款室内环境监测器，做到了实现监测室内温度湿度、烟雾情况，各个传感器实时监测室内环境的温度、湿度、烟雾浓度，并将监测到的数据显示在显示屏上。由温湿度传感器监测温湿度，当超过或低于预设值，通过LED灯提示预警，当室内烟雾浓度过高，则控制蜂鸣器报警。本设计还有许多需要完善和改进的地方，在日后的学习中我将进一步完善、改进。最后，感谢硬禾学堂与DigiKey举办此次的“How2Make”设计大赛，给了我此次实践的机会！