ESP 超低功耗 Wi-Fi 温湿度计

项目概述

该项目采用了乐鑫科技的 ESP32-C6-MINI-1 模组作为系统的主控，利用其超低功耗 LP CPU 实现了对环境温湿度数据的实时监测。当温湿度数据发生变化时，系统将更新墨水屏的显示内容，并通过 Wi-Fi 将数据上传至 RainMaker APP，方便用户远程查看。此外，系统还定期通过 HTTP 请求获取天气信息，并将其显示在墨水屏上。经过功耗测试，整机睡眠底电流约为 22μA，实测一天联网发包次数在15-24次之间，搭载 3.7V 350mAH 的锂电池理论上可使用4个月。PCB 带有锂电池充电电路和锂电池低压保护电路，电量偏低时可通过 Type-C 口给锂电池充电。

当然，也可以把它当做一个墨水屏开发板，自己开发有趣的东西！

软件流程

项目源码已经在 Github 上开源啦！有兴趣的小伙伴自行前往下载哦！点击跳转，进行下载。

1. 系统首次上电后，终端 Log 会打印出配网的二维码（将板子通过 USB 线连接到电脑，通过串口助手查看）。通过 RainMaker APP扫描二维码完成蓝牙配网，连接 Wi-Fi 后，系统会配置 RainMaker 节点信息，然后通过 HTTP 获取天气信息和日期信息并将其显示在墨水屏上。最后，主 CPU 配置并使能 LP CPU、LP I2C 后进入 Deep Sleep 模式。
2. LP CPU 开始工作，通过 LP I2C 读取 AHT21B 温湿度数据。读取到传感器数据后，LP CPU 将唤醒主 CPU，并将温湿度数据共享给主 CPU。
3. 主 CPU 将温湿度数据更新到墨水屏和 RainMaker APP。最后，主 CPU 再次进入 Deep Sleep 模式。
4. 在此之后，LP 定时器每隔 6秒 唤醒一次 LP CPU（唤醒间隔可通过程序配置）。LP CPU 醒来后读取传感器数据，并与前一次温湿度数据进行比较。当温湿度数据变化量满足设定的条件（默认配置温度变化量阈值为 0.5 ℃）时，LP CPU 将唤醒主 CPU（数据变化不满足条件时就不会唤醒主 CPU），主 CPU 将执行 “步骤3” 的操作，由此往复。
5. 天气和日期信息默认配置每隔 3 小时更新一次，更新间隔时间可在 LP CPU 程序中配置。

固件烧录

固件烧录请转到 ESP Launchpad。

烧录步骤如下：

1. 将板子通过 USB 线连接到电脑，点击 ESP Launchpad 页面上方 Connect，选择对应的 COM 口，连接成功后 Connect 会变为 Disconnect。
2. 点击 Quick Start 进入 Quick Start 页面，点击 Quick Start 页面左下角的 Flash 按钮即可进行固件烧录。
3. 烧录完成后点击页面右上角的 Reset Device，稍等几秒便可在 Console 中看到配网的二维码。

RainMaker APP 温湿度数据界面：

RainMaker APP 温度曲线界面：

硬件设计

系统硬件做了一定低功耗设计，通过一个 GPIO 控制电子墨水屏的供电，当主 CPU Deep Sleep 时，墨水屏掉电，当需要更新温湿度数据时，墨水屏上电刷新，刷新结束后再掉电。

实物正面照：

实物拆解图：

外壳设计渲染效果图：

注：PCB 上留有电流测试点，成品时需要短接上面两处测试点，不要和电池焊接点搞错了哦！图解如下。
红色矩形框是两个测试点，红色椭圆圈是串口接口，可用于 LOG 调试。

配套外壳和底座的 3D 文件已经放在附件中了哦！ 需要的小伙伴可以使用嘉立创 3D 打印服务进行打印。

额外物料清单

• 2.9 寸电子墨水屏（裸屏，中景园电子）
• M1 螺丝 * 4，长度 6~8 mm
• M1 黄铜螺母 * 4
• 3.7 V 锂电池 * 1，350 mAH，尺寸：4mm 厚/35 mm 长/25 mm 宽

改版说明

1. 最新版本替换了 LDO，功耗更低。
2. 修改了上方 BOOT 按键电路，使得 LP CPU 也可以获取该按键的引脚状态，有能力的小伙伴可以在 LP CPU 程序中添加该按键的检测程序，并实现其他有趣的功能，如长按更新天气信息等。