FastBond2阶段2-基于ESP8266的可控LED
上回FastBond2阶段1的文档中,展示了使用Scheme-it绘制的原理图,控制led的方法以及原理,也说明了项目中所使用到的活动规定厂家的芯片。本文中的内容将展示使用kicad完善的原理图及PCB,成品的功能测试和主要程序的说明。
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PCB设计
ESP8266
Peng
更新2023-10-27
重庆电力高等专科学校
438

一、项目简介

        本项目是基于ESP8266为主控芯片,以实现远程控制led电灯开关的目的。

二、流程图和原理介绍

        流程图及原理图初步设计都是在Scheme-it网页上绘制的,还挺方便的。使用了FastBond2大赛中要求的厂商的芯片乐鑫科技(Espressif)。  Fun_fVNn3wUrsV4cT6DG0In96s65

如图所示,有ESP8266作为主控芯片,并且给整个拓展版提供输入电压,网页就是起到一个控制高低电平的作用,从而来实现控制LED灯泡亮灭的作用。

分享链接:https://www.digikey.cn/schemeit/project/j-e8f6ab589c394f4387b68805a6644393

三、原理图及芯片介绍

        使用Scheme-it设计的原理图导出到KiCad后,有一些地方并不匹配,比如网络标签并不识别,用户自定义的符号引脚未分配等等,因此需要继续更改加以完善。经过完善的原理图如下,整个扩展板原理图设计如下所示,使用了FastBond2大赛中要求的乐鑫科技厂家的ESP8266芯片。

Fo8DA94K2BfKqmOg165n61TUs2poFmsSdpETpfAXzzwGQ4R9IbEbwnAV

PCB如下:

Fr-F7HRg6eVFP5tMiEvukV9uNvNT

        在pcb板卡的绘制过程中我还是遇到了许多的问题,就比如说在软件里面找不到我需要的相应型号的原件,而且还会有找到了,但是封装不同的情况,还有点担心这个板卡出问题,所以我就在下方留了一些空白,方便自行打孔焊接,在板卡的右方还预留了几个排针的位置。

ESP8266芯片介绍,乐鑫科技的ESP8266是一款经济且功能强大的Wi-Fi微控制器,适用于低电压、小型设备。它已成为很多物联网(IoT)项目的首选。其主要特点包括:

  1. 集成式解决方案:ESP8266集成了TCP/IP协议栈,用户只需要专注于设备的应用设计,无需为网络协议层面的实现担心。

  2. 小尺寸且功耗低:ESP8266尺寸小巧且功耗低,这使得它特别适用于需要便携和连续工作的设备,例如可穿戴设备和物联网设备。

  3. 价格优势:与同类产品比较,ESP8266的价格更为亲民,降低了物联网设备的成本。

  4. 可编程性: ESP8266可以使用乐鑫科技官方SDK或者其他第三方开源工具(如Arduino)进行开发,支持Lua脚本语言和MicroPython等,非常易于编程。

  5. Wi-Fi功能:ESP8266支持802.11 b/g/n Wi-Fi, 支持STA/AP/STA+AP工作模式,并支持五种TCP/IP协议。

  6. 存储能力:ESP8266包含一个Flash,并且可以直接启动用户程序。

  7. GPIO端口:ESP8266包含多个GPIO口,支持I2C, SPI, etc.这提供了与其他硬件接口的可能性。

以上特点使得ESP8266非常适用于各种类型的物联网应用,包括智能家居、无线传感器网络、工业自动化等等。

四、程序功能说明

这里是对程序要使用的外部库的声明。

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <WiFiClient.h>
#include <ESP8266WebServer.h>
#include <ESP8266mDNS.h>

将这里的网络名称和网络密码改成需要连接的WiFi相应的就行,需要注意的是操控设备要和芯片连接的是同一个网络,不然就会出现生成不了网页的问题,这里的'D0'是芯片连接继电器的GPIO引脚,也就是给继电器输入信号的引脚。

const char* ssid = "网络名称";
const char* password = "网络密码";
const int relayPin = D0;
ESP8266WebServer server(80);

void setup() {

pinMode(relayPin, OUTPUT);

Serial.begin(9600);

connectToWiFi();

server.on("/", handleRoot);
server.begin();
Serial.println("HTTP server started");}

void loop() {

server.handleClient();}

void connectToWiFi() {

Serial.print("\n\nConnecting to ");
Serial.println(ssid);

WiFi.begin(ssid, password);

while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
delay(500);
Serial.print(".");}

上面的代码弄好了之后,会在串口显示网页的IP,然后用任意和芯片同一个网络的设备进入即可

Serial.println("\nWiFi connected");  //串口监视器中显示的信息
Serial.print("IP address: ");  //串口监视器中显示IP地址
Serial.println(WiFi.localIP());}

void handleRoot() {

Serial.println("Got a Request");

if (server.arg(0)[0] == '1') {
digitalWrite(relayPin, HIGH);}

else 
{
digitalWrite(relayPin, LOW);}
String msg = "";

msg += "<html><body>\n";  //此部分为浏览器上显示的信息,可根据实际修改美化
msg += "<h1>Relay Remote</h1>";
msg += "<h2><a href='?a=1'/>On</a></h2>";  //开启
msg += "<h2><a href='?a=0'/>Off</a></h2>"; //关闭
msg += "</body></html>";

server.send(200, "text/html", msg);}

五、项目设计思路及应用市场

1.室内照明市场:可控LED在室内照明市场上有广阔的应用前景。通过使用可控LED灯具,用户可以根据需求调整照明亮度、颜色和色温,从而创造出更加舒适和美观的照明效果。可控LED灯具还可以实现智能控制和自动化,例如通过手机应用或声控来调整灯光。

2.娱乐场所市场:可控LED在娱乐场所市场上越来越受欢迎。例如,音乐会、夜店、剧院和舞台等场所可以使用可控LED灯光系统来创造出丰富多样的灯光效果,以提升观众的视觉体验。可控LED还可以与音乐或视频同步,实现动态灯光表演。

3.商业展示和展览市场:商业展示和展览是一个需要吸引目光和展示产品的市场。通过使用可控LED灯具,商家和展商可以设计出各种吸引人的灯光效果来突出产品的特点,增强展示效果,吸引观众的注意力。

4.建筑景观市场:建筑景观照明是一项重要的市场。可控LED灯具可以用于建筑物外部照明,创造出各种引人注目的灯光效果,提升建筑的形象和夜晚的美感。可控LED还可以用于景观照明,如公园、广场和花园等,为环境带来更加美丽和温馨的氛围。

5.智能家居市场:随着智能家居的发展,可控LED灯具在智能家居市场上有很大的潜力。可控LED灯具可以与智能家居系统集成,通过手机应用、语音控制或自动化场景设置来调整灯光状态,实现舒适的照明体验。

总结来说,可控LED设计方向的市场非常广泛,涉及室内照明、娱乐场所、商业展示、建筑景观和智能家居等领域。随着人们对照明体验的要求不断提高,可控LED灯具将成为满足个性化、舒适化和智能化需求的重要选择。

功能展示:下图就是本项目要展示的一个功能,其想法就是用ESP8266作为主控芯片来进行控制继电器输出高低电平,继电器默认的是低电平,然后通过代码来改变继电器的高低电平,从而到达一个远程开关电灯的一个目的。

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六、结语

        通过FastBond2大赛,增强了我的动手能力,写文档以及语言表达的能力,使我明白了继电器的逻辑和ESP8266的应用。虽然作品比较粗糙,但我还是会尽力完善,提高自己的水平,很感谢硬禾学堂举办的FastBond2活动,让我有机会通过这个活动学习到了scheme-it和kicad的使用,还尝试用一些之前不了解的芯片来做一些自己很感兴趣的制作。

软硬件
电路图
附件下载
PCB1.kicad_sch
PCB1.kicad_pcb
LED.ino
团队介绍
重庆电力高等专科学校 蹇鹏
团队成员
蹇鹏
电子爱好者
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