项目简介

ESP-Toothbrush 是一个由乐鑫科技 ESP32-C2 芯片驱动的智能电动牙刷。牙刷本体集成了一块 0.96 寸 LCD 显示屏，用于显示电池电量、联网状态、刷牙时间和刷牙状态等信息，本体唯一的按键用于与牙刷进行交互，超声波电机和蜂鸣器用于驱动牙刷头和播放提示音。此外，该牙刷还支持 WiFi 接入 RainMaker，可通过 RainMaker APP 查看详细的刷牙数据并对牙刷进行配置。

实物展示

实物图片

如下为牙刷实物效果图：

如下为 PCB 正面图：

如下为 PCB 背面图：

如下为牙刷 3D 爆炸渲染图：

如下为牙刷 3D 整体渲染图：

3D 文件可在附件下载，源码暂不方便开源，但提供 bin 文件供大家复刻，bin 文件在附件中，程序烧录请阅读软件说明-程序烧录小节！

ESP RainMaker 界面

ESP RainMaker 是一款轻量级的 IoT 云计算软件，与亚马逊云科技的无服务器架构深度集成。基于无服务器架构的 ESP RainMaker 在数据存储空间和传输能力方面具有极大的灵活性，能够根据实际使用的数据流量动态分配任务至云端服务器，从而有效减轻数据存储对云端的压力。

更多关于 ESP RainMaker 的介绍，请参阅 ESP RainMaker。

利用 ESP RainMaker，可以实现如下界面效果：

1. 以下为使用 RainMaker 制作的低电量提示弹窗和主页面效果。

2. 以下为刷牙时间的记录信息。

3. 以下为 ESP Toothbrush 控制界面。

视频展示

ESP-Toothbrush｜DIY一把ESP32-C2智能电动牙刷
制作不易，还请各位客官看完一键三连哦！

项目功能说明

1. 长按牙刷上的按钮即可实现开机或关机操作。
2. 设备搭载一块 0.96 寸 LCD 屏幕，具备显示功能，并支持多种显示动画。
3. 可设置刷牙模式，提供四个不同档位供选择，在刷牙界面双击按键接口实现档位切换。
4. 设备联网后，可通过 ESP RainMaker 控制 ESP-ToothBrush 的刷牙档位、刷牙时间以及设备名称。
5. 设备联网后，ESP-ToothBrush 能够同步当前时间信息。
6. ESP-ToothBrush 的电量信息将上传至 ESP RainMaker APP，当电量低于 20% 时，将弹出低电量提示。
7. 刷牙结束后，刷牙时间将上传至 ESP RainMaker 进行记录，并统计一个月内的刷牙时间和时长数据。

硬件说明

整体功能框架

硬件电路设计原理

1. 采用 TP4056 芯片进行电池管理，实现充电功能，同时防止过充和过放，并具备防反接保护功能，充电芯片 CHRG 引脚通过一个 10K 电阻上拉，当电池充电时 CHRG 引脚为低电平，其余状态均为高电平，CHRG 引脚 与 ESP32-C2 芯片的 GPIO5 连接，可通过检测该管脚的电平状态来识别电池充电状态。
2. 由于 ESP32-C2 ADC 的最大量程为 0-3.3V，而 18350 锂电池电压最高可达到 4.2V，已然超过 3.3V，故这里采用两个等值电阻将电池电压进行分压，然后通过 ESP32-C2 ADC（GPIO4对应为通道4）获取电池电压，将测得的电压值乘以2即得到实际的电池电压，由此实现对电池电量的监测。
3. 采用输入电压范围较宽的 HE9073A33M5R LDO 芯片进行稳压，将锂电池电压稳压至 3.3V，为芯片及其他外设供电。
4. 使用 TC118S 直流电机驱动芯片驱动超声波震动电机，该芯片具备低功耗和低成本的优势。
5. 通过无源蜂鸣器实现声音提示功能。
6. 使用 CP2102N USB 转 UART 芯片，方便通过 USB Type-C 口烧录程序和调试。

电源选项

• ESP-ToothBrush 可通过以下任一方式供电：

  • 18350 锂电池（默认供电方式，推荐使用）
  • 通过 ESP32-C2 的 USB 接口供电，同时为 18350 锂电池充电

软件说明

版本说明

ESP-IDF	RainMaker	chip	Flash
release/v5.2	1.3.0	ESP32-C2（ESP8684-MINI-1）	4 MB

程序烧录

1. 下载程序烧录软件 : 乐鑫官网 - 支持 - 相关下载 - 工具 - Flash 下载工具

2. 下载好之后，解压文件，找到 flash_download_tool_3.9.7.exe 双击。然后选择 ESP32-C2 。

3. 打开该软件，直接将附件中的 esp_toothbrush_2024_08_26.bin 文件烧录进 0x0 地址即可，步骤如下。

额外物料清单

• 3.7V SL18350 平头 850 mAh 锂电池
• 0.96 寸 TFT LCD
• 超声波电动牙刷马达
• 磁吸连接器接插件弹簧针公母座充电触点镀金pogopin 探针pogo pin
• 贴片 TC118S SOP-8 单通道直流马达驱动器IC芯片
• FFC/FPC连接器0.5MM 下接
• 立式TYPE-C母座转接板 母座14P转2.54 5P直插线路板
• 适配福派电动牙刷头替换通用

改版说明

V1.1：添加锂电池过充过放保护电路
V1.2：修复无法烧录程序问题，MINI模组内部 GPIO8 没有上拉电阻，需要外部加上拉电阻，R4 由原来不贴件改为贴件