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基于ESP32物联网智能家居

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简介

基于乐鑫ESP32 S3模组开发设计的物联网智能家居监控系统

简介:基于乐鑫ESP32 S3模组开发设计的物联网智能家居监控系统
基于ESP32物联网征集令

开源协议

GPL 3.0

创建时间:2024-09-01 01:42:40更新时间:2024-09-13 02:04:42

描述

项目简介

本项目是基于乐鑫ESP32系列模组设计开发的物联网智能家居监控系统。乐鑫的ESP32强大之处在于其自身作为MCU的基础上集成了WiFi功能,使得一些小系统能够通过一个微控制器实现上网功能,如若使用STM32等MCU还需要外扩接入其他具备上网功能的模块,并且ESP32的性能也强于STM32,因此在物联网项目设计上乐鑫的ESP32系列具备独到的优势。
本系统具备温湿度、光照度等传感器探测环境信息,并控制驱动设备根据环境进行调整,响应环境变化。且开发了微信小程序作为上位机,远程查看传感器数据控制设备风扇、窗户等开关状态。

IMG20240912203003.jpg

项目功能

本设计是基于ESP32设计的智能家居监控系统;具备温湿度和光照度传感器,设置有三个独立按键,功能分别为风扇开关、窗户开关和自动检测开关。自动检测开启时,当温度、湿度或光照度超出阈值范围会自动开启或关闭风扇(窗户);自动检测关闭时可手动控制开关。系统具备微信小程序,可远程查看传感器数值和系统开关状态并进行修改控制。

项目参数

  • 本设计采用0.96寸OLED显示,最上面显示开关状态,下面显示温湿度和光照度传感器数值;
  • 选用全数字型温湿度传感器DHT11,具有较宽的温度测量范围,可以满足一般需求;
  • 选用GL5516光敏电阻做光照度传感器,成本低,便于实现和移植。

原理解析(硬件说明)

本项目硬件由以下部分组成,电源电路、串口电路、主控电路、传感器电路、驱动设备电路和人机交互电路等。
1、电源电路
image.png
采用TYPE-C-16P接口作为供电接口,同时使用对应的USB数据引脚接入CH340C将USB信号转为TTL串口信号),作为下载和调试。USB电源通过R27(实际为0R或直接短接)连接至+5V网络,以便断开R27通过外部电源给板子供电,观察板子工作电流和功率,调试完成后再焊接直接使用USB供电。+5V通过AMS1117转为3.3V电压给ESP32和其他部分供电。

2、串口电路
image.png
采用自动下载,使无需按下EN和BOOT键即可烧录程序。

3、主控电路

image.png
参考乐鑫官方手册进行电路连接,经验证能够稳定工作。

4、传感器电路
image.png
DHT11采用单总线方式与ESP32通信,需在DATA引脚添加上拉电阻提升DATA引脚驱动能力。
光敏电阻采用分压形式,接入ESP32ADC读取模拟量,通过查表法转换为光照度(Lux)。

5、驱动设备电路
image.png
使用三极管驱动电路控制风扇开关。注意D2是续流二极管,防止风扇的电感特性造成开启和关闭瞬间的反向电动势损坏电路,需焊接,且可通过示波器查看电源状态,焊接D2后电源尖峰明显改善。

6、人机交互电路

image.png
三组按键通过上拉电阻接入ESP32引脚,确保按键复位时引脚电平为高,按下时为低。

image.png
如图OLED显示屏接为I2C总线方式。

软件代码

软件基于Arduino IDE 2.0.4 + ESP Board Pack 3.0.0开发,Arduino强大的库资源可以有效缩减开发工作量,提高开发效率。不过乐鑫官方的ESP-IDF更有助于理解ESP32的底层资源和FreeRTOS开发,后续将进行进一步开发。工程见附件

注意事项

工程实物图所示中,OLED显示屏是反着的,实际效果应是粘贴与板子正面,主要是第一版PCB封装画反了,已经及时修改。但是硬件由于时间关系只来得及演示第一版。

实物图

IMG20240912203003.jpg

IMG20240912203201.jpg

image.png

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设计图

未生成预览图,请在编辑器重新保存一次

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