一、项目思路
本产品是智能门锁,是区别于传统机械锁的革命性产品,是在用户安全性,识别、管理性方面更加智能化简便化的锁具。智能门锁是门禁系统中锁门的执行部件,通过与门锁模块对接,
可以联动背景音乐,开启客厅灯等等,实现场景联动。
二、方案框图
本阶段要求,这次使用得捷的Scheme-it来设计框图,快捷了许多,后续继续努力!
本项目的主要框图,得捷网站链接如下:
https://www.digikey.cn/schemeit/project/detail/346dd222bed04a85b17f8fb70acff1e8
框图介绍:用门锁的状态给ESP32信号,如果主人回家,则打开灯光和背景音乐。
三、主要元件:
ESP32S3乐鑫
红外热释电传感器
SG90舵机
主控芯片:ESP32S3 乐鑫
ESP32-S3 是一款集成2.4GHzWi-Fi和Bluetooth5(LE)的MCU芯片 , 支持远距离模式(Long Range)。ESP32-S3搭载Xtensa@32位LX7双核处理器,主频高达240 MHz,内置512KB SRAM(TCM),具有45个可编程GPIO 管脚和丰富的通信接口。ESP32-S3支持更大容量的高速Octal SPI flash和片外RAM,支持用户配置数据缓存与指令缓存。
ESP32-S3芯片具有行业领先的低功耗性能和射频性能,支持WiFi IEEE802.11b/g/n协议和Bluetooth5 。该芯片搭载Xtensa-R32位LX7 双核处理器,工作频率高达240 MHz。支持二次开发,无需使用其它微控制器或处理器。芯片内置512KB SRAM ,384KBROM , 16KBRTC SRAM。芯片支持多种低功耗工作状态,能够满足各种应用场景的功耗需求。芯片所特有的精细时钟门控功能、动态电压时钟频率调节功能、射频输出功率可调节功能等特性,可以实现通信距离、通信速率和功耗之间的最佳平衡。
模组提供丰富的外设接口,包括UART ,PWM , SPI , I2S, I2C,ADC , LCD, DVP,RMT(TX/RX),脉冲计数器, USB OTG , USB Serial/JTAG , SDIO , DMA 控制器, TWAI控制器,温度传感器,电容式传感器和多个IO口。
模块具有多种特有的硬件安全机制。硬件加密加速器支持AES、SHA 和RSA算法。其中的RNG、HMAC和数字签名(Digital Signature)模块提供了更多安全性能。其他安全特性还包括Flash加密和安全启动(secure boot)签名验证等。完善的安全机制使芯片能够完美地应用于各种加密产品。模块支持低功耗蓝牙:Bluetooth5 , Bluetoothmesh 。蓝牙速率支持:125Kbps,500Kbps,1Mbps,2Mbps。支持广播扩展,多广播,信道选择。
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。
红外热释电传感器
红外热释电传感器就是基于热释电效应工作的热电型红外传感器其结构简单坚固,技术性能稳定,被广泛应用于红外检测报警、红外遥控、光谱分析等领域,是目前使用最广的红外传感器 。
热释电传感器是一种能检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器。早在1938年,就有人提出过利用热释电效应探测红外辐射,但并未受到重视,直到20世纪60年代才又兴起了对热释电效应的研究和对热释电晶体的应用。
存在于自然界的物体,如人体、火焰、冰块等物都会发射红外线,但波长各不相同。人体温度为36-37℃,所发射的红外线波长为9-10um,属远红外区;400-700℃的发热体,所放射出的红外线波长为3-5um,属中红外区。热释电红外传感器不受白天黑夜的影响,可昼夜不停地用于监测,广泛地用于防盗报警、感应灯等领域。
SG90舵机
sg90舵机模块内是有控制电路的,控制信号通过信号线输入到内部的控制电路中,调制芯片将输入的信号进行调制,获得直流偏置电压。然后再由内部的基准电路产生周期为20ms,宽度为1.5ms的基准信号,将直流偏置电压和电位器电压进行比较,从而获得输出的电压差。由电压差控制舵机的转动,这个电压差的正负控制舵机正反转。大致原理就是这样!
舵机的控制信号为周期是20ms 的脉宽调制(PWM)信号,其中脉冲宽度从0.5ms-2.5ms,相对应舵盘的位置为0—180度,呈线性变化。也就是说,给它提供一定的脉宽,它的输出轴就会保持在一个相对应的角度上,无论外界转矩怎样改变,直到给它提供一个另外宽度的脉冲信号,它才会改变输出角度到新的对应的位置上。舵机内部有一个基准电路,产生周期20ms,宽度1.5ms的基准信号,有一个比较器,将外加信号与基准信号相比较,判断出方向和大小,从而产生电机的转动信号。
控制电路板接受来自信号线相应的PWM控制信号,进而控制电机转动,电机带动一系列齿轮组,减速后传动至输出舵盘。舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的,舵盘转动的同时,带动位置反馈电位计,电位计将输出一个电压信号到控制电路板,进行反馈,然后控制电路板根据所在位置决定电机的转动方向和速度,从而达到目标停止。
四、电路图
后续呈上,次序更新。
五、心得体会
通过这次FastBond2阶段1,我想到了这样的一个创新项目,可以将门变成自动化,甚至更多的家庭用具都可以自动化,让人们的生活更加智能化,更加方便,生活起来更加舒适。