智能台灯

• 设计背景：

在二十一世纪物联网飞速发展的时代，智能家居逐步崛起进入我们的日常生活，为我们带来了数不胜数的便利。因此，在fastbond2的活动下，我推出了智能台灯的设计。这款台灯实现了在室内光线变暗的条件下，检测到5m范围内有人移动便自动亮起的功能，减少了生活中开关灯的繁琐。并且本款台灯也实现了检测到人与台灯距离<0.5m时使用护眼强光灯，为我们提供良好的学习、办公

光线，检测到人与台灯距离>0.5m时使用柔光大灯，为我们提供室内照亮功能。

• Scheme-it框图设计：

根据比赛要求，这次使用得捷的Scheme-it来设计框图，项目的主要框图如下，得捷网站链接如下：https://www.digikey.cn/schemeit/project/智能台灯-aa535948946b41c49a7c5c645924da09

• 主要元器件介绍：

本次设计以esp32-H2作为主芯片进行，由HC-SR501红外传感器、HC-SR04超声波测距、OPT3004环境光传感器元器件构成。

1. ESP32-H2（乐鑫科技）

ESP32-H2系列是超低功耗、高集成度的MCU系统级芯片(SoC),集成 Bluetooth® 5 (LE)、Zigbee 3.0及Thread 1.3(802.15.4) 无线通信,专为物联网 (IoT) 、智能家居、工业自动化、医疗保健及消费电子产品等各种应用而设计,具有行业领先的低功耗性能和射频性能。ESP32-H2 在 Bluetooth 5（LE）的基础上新增对 IEEE 802.15.4 技术的支持，它搭载一个时钟频率高达 96 MHz 的 RISC-V 32 位单核处理器，内置 320 KB SRAM（其中 16 KB 专用于 cache），128 KB ROM，4 KB LP Memory，并支持2/4MB SiP flash。ESP32-H2拥有19个可编程GPIO管脚，支持 SPI、UART、I2C、I2S、RMT、GDMA 和 PWM。它完善的安全机制也能为物联网设备提供可靠的安全连接性能。

ESP32-H2 沿用乐鑫成熟的物联网开发框架 ESP-IDF。ESP-IDF 包含丰富的 SDK 和工具，已成功赋能数以亿计物联网设备，并历经了严格的测试和发布周期。ESP32-H2 还支持乐鑫完整的 AIoT 云方案 ESP RainMaker®，助力客户轻松实现私有云部署。用户通过使用 ESP32-H2 和可投入生产的 ESP-Zigbee-SDK，可构建即时可用的标准家庭自动化设备。

     2.HC-SR501红外传感器

我采用的是HC-SR501人体感应模块。HC-SR501是基于红外线技术的自动控制模块，采用德国原装进口LHI778探头设计，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式，广泛应用于各类自动感应电器设备，尤其是干电池供电的自动控制产品。

功能特点:

（1）全自动感应:当有人进入其感应范围则输入高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平。输出低电平。

（2）光敏控制(可选):模块预留有位置，可设置光敏控制，白天或光线强时不感应。光敏控制为可选功能,出厂时未安装光敏电阻。如果需要，请另行购买光敏电阻自己安装。

（3）两种触发方式:L不可重复，H可重复。可跳线选择，默认为H。

不可重复触发方式:即感应输出高电平后，延时时间一结束，输出将自动从高电平变为低电平。

可重复触发方式，即感应输出高电平后，在延时时间段内，如果有人体在其感应范围内活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平(感应模块检测到人 体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点)。

（4）具有感应封领时(默认设置:3-4s）：感应模块在每一次感应输出后信电平变为低平)，可以紧跟着设置一人封锁时间，在业时间自大感应器不接收任何感应信号。此功能可以实现(感应输出时间和封锁 时间)两者的间隔工作，可应用于间隔探测产品:同时此功合何有效抑制负载切换过程中产生的务种工扰。

（5）工作电压范围宽: 默认工作电压DC5V至20V。

（6）微功耗: 静态电流65微安，特别适合千电池供电的电器产品。

      3.HC-SR04超声波测距

（1)产品特点

HC-SR04超声波测距Q模块可提供 2cm-400cm 的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到 3mm ;模块包括超声波发射器、接收器与控制电路

（2)基本工作原理

• 采用 IO口 TRIG 触发测距，给最少 10us 的高电平信呈。
• 模块自动发送 8 个 40khz 的方波，自动检测是否有信号返回。
• 有信号返回，通过 IO 口 ECHO 输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。

       4.OPT3004环境光传感器（TI德州仪器）

    可替代光敏电阻等元器件的更为精准的仪器。

OPT3004 是一款用于测量人眼可见光强度的单芯片照度计，用于测量可见光密度的传感器。传感器的光谱响应与人眼的视觉响应紧密匹配，并且具有很高的红外线阻隔率（在入射角较大时）。因此能够准确测量人眼可见光的强度，且不受光源影响。对于为追求美观效果而需要将传感器安装在深色玻璃下的工业设计而言，较强的红外阻隔功能还有助于保持高精度。OPT3004 专门针对构建基于光线的人眼般体验的系统而设计，是人眼匹配度低且红外阻隔能力差的光电二极管、光敏电阻或其他环境光传感器首选的理想替代产品。测量既可连续进行也可单次触发。 控制和中断系统特性自主操作功能，允许处理器在传感器搜索相应唤醒事件并通过中断引脚进行报告时处于休眠状态。

• 总结：

在参加FastBond2设计活动中，平台提供了得捷scheme-it程序，使我的设计过程更为高效，最高速的将想法通过元器件以及框图的形式呈现在纸面上。衷心希望这一款智能台灯能够为未来我们的生活带来更多的便利，使我们的生活少一些繁琐，多一些科技。通过这次活动，我第一次设计出属于自己的智能家居，在解决问题的过程中学到了很多日常学习触及不到的领域，积累了很多经验。最后感谢硬禾学堂联合得捷提供的本次锻炼、提升的机会，期待