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一、ESP32-S3 简介

ESP32-S3 是一款面向物联网应用的高性能微控制器，具备 2.4GHz Wi-Fi 和蓝牙连接能力，同时支持多种外设接口协议。

该芯片基于 TSMC 超低功耗 40nm 工艺构建，采用双核架构，适合轻量级 AI、语音识别、图像识别、智能家居、可穿戴设备、环境监测等应用场景。

ESP32-S3 的主要特点包括：

  • 支持 2.4GHz Wi-Fi
  • 支持蓝牙连接
  • 双核微控制器架构
  • 具备较好的低功耗能力
  • 支持多种外设接口
  • 适合轻量级 AI 应用
  • 开发者生态较完善
  • 可用于智能设备、安防、植物监测、身份验证等项目

本文整理了 6 个实用的 ESP32-S3 DIY 项目，涵盖智能手表、植物监测、摄像机器人、安全认证工具和实时监控系统等方向。

二、项目一：MutantW V2 - DIY ESP32-S3 智能手表

1. 项目简介

MutantW V2 是一款基于 ESP32-S3 构建的开源 DIY 智能手表。它集成了 LCD 显示屏、Wi-Fi、蓝牙、RTC、陀螺仪、振动马达等功能，整体尺寸接近 44mm 智能手表形态。

该项目适合对可穿戴设备、低功耗设计、嵌入式 UI、3D 打印外壳和智能硬件整机设计感兴趣的开发者参考。

2. 硬件清单

序号 硬件名称
1 ESP32-S3 芯片
2 1.7 英寸 IPS LCD 显示屏，非触摸，SPI，ST7789
3 1.69 英寸 SPI LCD，ST7789
4 2 个 SMD 3x6x3.5mm 按钮
5 2 块印刷电路板
6 5 个 3D 打印外壳零件
7 44mm Apple Watch 5 前外玻璃
8 各类电阻、电容、电感、IC
9 连接器和接头
10 302530-200 锂离子电池，容量 200mAh
11 振动电机
12 USB-C 母头连接器
13 UV Loca 胶和 T700 胶
14 兼容 Apple Watch 的表带

3. 软件组件

软件 说明
ESP32-S3 固件 可通过 Arduino IDE 刷写
支持工具 包括零件参考 Excel、电子表格等

4. 项目图片

5. 功能特点

  • 1.7 英寸 IPS LCD 显示屏
  • 支持 Wi-Fi 和蓝牙
  • 支持 RTC 实时时钟
  • 支持陀螺仪
  • 支持振动提醒
  • 具备两个可自定义硬件按钮
  • 支持通知振动
  • 支持多种可更换表带
  • 支持手机或 PC OTA 更新
  • 可使用 Apple Watch 风格前玻璃
  • 可通过 3D 打印外壳实现外观定制

6. 项目亮点

MutantW V2 不只是一个简单的 ESP32-S3 显示项目，而是一个较完整的可穿戴设备方案。它涉及电路设计、固件开发、屏幕驱动、低功耗管理、外壳结构和 OTA 升级，适合作为学习 ESP32-S3 智能穿戴设备开发的综合案例。

三、项目二：使用 ESP32-S3 DIY 植物生长记录仪

1. 项目简介

该项目使用 ESP32-S3 构建一个植物生长记录仪，用于监控植物从幼苗到成熟的生长过程。

系统可以采集环境温度、湿度、压力、环境光、紫外线和土壤湿度等数据，并通过摄像头按照设定时间间隔拍摄植物生长照片。数据可存储到 SD 卡，也可通过 Wi-Fi 实时查看。

2. 硬件清单

序号 硬件名称
1 ESP32-S3
2 温度、湿度、压力、环境光和紫外线传感器
3 Fermion 1.54 英寸 240×240 IPS TFT LCD 显示屏
4 Gravity 模拟防水电容式土壤湿度传感器
5 3.7V 聚合物锂离子电池
6 3D 打印外壳
7 开关

3. 项目图片

4. 主要功能

  • 记录植物生长过程
  • 采集温度数据
  • 采集湿度数据
  • 采集气压数据
  • 采集环境光数据
  • 采集紫外线数据
  • 采集土壤湿度数据
  • 定时拍摄植物图片
  • 将图片保存到 SD 卡
  • 通过 Wi-Fi 实时查看数据

5. 应用价值

该项目可以帮助用户分析植物生长与环境条件之间的关系，从而优化植物养护策略。例如，通过对温湿度、光照、紫外线和土壤湿度数据的记录，可以判断植物在不同环境条件下的生长状态。

6. 项目亮点

这个项目将 ESP32-S3、传感器、摄像头、LCD 显示屏和 Wi-Fi 数据访问结合起来，适合用于智能农业、家庭种植、植物实验记录和教学演示。

四、项目三：带可更换探头的 DIY 智能植物监测器

1. 项目简介

该项目是一个基于 ESP32-S3 的智能植物监测器，主要特点是使用可更换的裸 PCB 探头来检测土壤状况。

设备配备小型电子墨水屏、AHT20 温湿度传感器、TP4056 充电电路和 450mAh 电池，可实现较长时间运行。由于探头成本低、易于更换，因此适合长期部署在植物盆栽中使用。

2. 硬件清单

序号 硬件名称
1 ESP32-S3
2 TP4056 充电电路
3 小型电子墨水显示屏
4 AHT20 空气湿度和温度 IC
5 450mAh 电池
6 带连接器的裸 PCB 探头
7 热敏电阻，可选
8 3D 打印图纸
9 小型太阳能电池板，可扩展

3. 软件组件

软件 说明
编程代码 GitHub 上提供
原理图 GitHub 上提供
STL 文件 GitHub 上提供

4. 项目图片

5. 主要功能

  • 监测土壤湿度或土壤状态
  • 使用 ESP32 内置电容式触摸板读取探头数据
  • 监测空气温度
  • 监测空气湿度
  • 可扩展土壤温度检测
  • 使用电子墨水屏低功耗显示数据
  • 支持电池供电
  • 可通过太阳能电池板扩展续航
  • 支持更换探头

6. 续航能力

该设备使用 450mAh 电池供电，最长可提供约 11 天的电池寿命。通过增加小型太阳能电池板，可以进一步延长设备的工作时间。

7. 项目亮点

相比普通土壤湿度传感器方案，该项目最大的特点是可更换探头。土壤环境容易造成探头腐蚀，而裸 PCB 探头成本低，损坏后可快速替换，适合长期植物监测场景。

五、项目四：使用 FireBeetle ESP32-S3 的相机机器人

1. 项目简介

该项目演示了如何使用 FireBeetle 2 ESP32-S3 开发板构建一个实时摄像机器人。该机器人可以拍照，并通过 Telegram 实时发送图片。

FireBeetle 2 ESP32-S3 板载资源较丰富，具备 16MB Flash 和 8MB PSRAM，适合处理摄像头数据、轻量级图像识别和低功耗物联网应用。

2. 硬件清单

序号 硬件名称
1 FireBeetle ESP32-E IoT 微控制器，带接头，支持 Wi-Fi 和蓝牙

注：原文项目名称中提到 FireBeetle ESP32-S3，但硬件清单中写的是 FireBeetle ESP32-E IoT 微控制器，实际复刻时需要根据项目原始资料确认具体开发板型号。

3. 软件工具

软件 说明
Arduino IDE 用于开发和烧录程序

4. 项目图片

5. 主要功能

  • 使用摄像头拍摄图片
  • 通过 Wi-Fi 连接网络
  • 将图片实时发送到 Telegram
  • 支持低功耗物联网应用
  • 可扩展语音识别或图像识别任务
  • 支持摄像头接口
  • 支持显示扩展接口

6. 硬件优势

FireBeetle 2 ESP32-S3 具备以下优势：

  • 16MB Flash
  • 8MB PSRAM
  • 支持 Wi-Fi 和蓝牙
  • 支持摄像头接口
  • 支持 GDI 显示连接器
  • 板载电池管理系统
  • 适合图像采集、轻量级 AI 和低功耗应用

7. 项目亮点

该项目将 ESP32-S3 摄像头采集能力与 Telegram 消息推送结合起来，可以用于远程拍照、简单监控、环境观察和移动机器人图像传输场景。

六、项目五：2FA Sidecar 双因素身份验证工具

1. 项目简介

2FA Sidecar 是一个用于简化双因素身份验证的硬件工具。用户可以通过按下设备上的按键，快速生成基于时间的一次性密码，也就是 TOTP，并通过 USB HID 模拟键盘输入到电脑中。

该项目适合经常使用 2FA 登录多个系统的用户，也适合学习 ESP32-S3 安全功能、USB HID、TOTP 算法和嵌入式安全设计。

2. 硬件清单

序号 硬件名称
1 一排 Cherry MX 按键开关
2 微型 TFT 显示屏，属于 ESP32-S3 Reverse TFT Feather 的一部分
3 USB HID 接口

3. 软件组件

软件 说明
TOTP 生成代码 用于生成基于时间的一次性密码
Web 配置页面代码 用于配置 TOTP 和服务名称

4. 项目图片

5. 工作原理

用户按下设备上的某一个按键后，ESP32-S3 会根据对应账户的密钥生成 TOTP 动态验证码。

验证码可以通过两种方式输出：

  1. 通过 USB HID 模拟键盘输入到电脑
  2. 显示在 TFT 屏幕上，方便用户手动输入

设备只连接网络用于同步准确时间，以保证 TOTP 生成结果正确。

6. 主要功能

  • 支持多个按键对应多个 2FA 服务
  • 自动生成 TOTP 动态验证码
  • 支持 USB HID 键盘输入
  • 支持 TFT 屏幕显示验证码
  • 支持 Web 页面配置服务名称和 TOTP 信息
  • 可通过网络同步时间
  • 可探讨使用 ESP32 电子保险丝保护闪存

7. 安全设计

该项目还讨论了通过烧毁 ESP32 电子保险丝来保护闪存内容的可能性。这样可以提高密钥安全性，但也会带来调试和维护方面的不便。

8. 项目亮点

2FA Sidecar 将 ESP32-S3 的 USB HID 能力、安全功能和网络时间同步结合起来，是一个很实用的安全类 DIY 项目。它尤其适合需要频繁输入动态验证码的开发人员、运维人员或安全从业者。

七、项目六：使用行空板和 FireBeetle 2 ESP32-S3 构建实时安全摄像头

1. 项目简介

该项目使用 DFRobot 行空板和 FireBeetle 2 ESP32-S3 构建一个实时安全摄像头系统。

FireBeetle 2 ESP32-S3 负责通过 Wi-Fi 捕获并传输视频流，行空板作为 Linux 单板计算机，负责使用 Python 和 OpenCV 显示、处理视频源，并可以进一步实现图像分类等计算任务。

2. 硬件清单

序号 硬件名称
1 DFRobot 行空板，带触摸屏的 IoT Python 编程单板计算机
2 DFRobot FireBeetle 2 Board ESP32-S3 N16R8，带摄像头的 AIoT 微控制器，板载 Wi-Fi 和蓝牙

3. 软件组件

软件 说明
Python 用于行空板端开发
OpenCV 用于视频显示、处理和图像分析
time 库 用于定时拍摄
os 库 用于文件和系统操作

4. 演示视频

项目演示视频：

https://vimeo.com/841408123

5. 项目图片

6. 系统工作流程

  1. 使用 FireBeetle 2 ESP32-S3 设置 Wi-Fi 视频流
  2. 通过网络传输摄像头画面
  3. 使用 Python OpenCV 读取视频流
  4. 在行空板上显示视频画面
  5. 可进一步进行图像识别、分类或安全检测
  6. 可按固定时间间隔拍照
  7. 将照片合成为延时视频

7. 主要功能

  • 实时视频采集
  • Wi-Fi 视频流传输
  • Python OpenCV 视频显示
  • 视频源处理
  • 图像分类扩展
  • 延时拍摄
  • 图片合成为视频
  • 触摸屏设备端显示

8. 项目亮点

该项目将 ESP32-S3 摄像头采集能力与 Linux 单板计算机的图像处理能力结合起来，适合用于实时监控、AI 图像识别、教学实验和边缘计算场景。

八、项目对比总结

项目 类型 核心功能 适合学习方向 难度
MutantW V2 智能手表 可穿戴设备 显示、蓝牙、Wi-Fi、RTC、振动、OTA 智能穿戴、低功耗、外壳设计 较高
DIY 植物生长记录仪 环境监测 传感器采集、拍照、SD 卡存储、Wi-Fi 查看 传感器、数据记录、植物监测 中等
智能植物监测器 低功耗监测 土壤检测、电子墨水屏、电池供电 低功耗、探头设计、太阳能扩展 中等
FireBeetle 相机机器人 摄像头项目 拍照、Telegram 推送、Wi-Fi 通信 摄像头、消息推送、机器人视觉 中等
2FA Sidecar 安全工具 TOTP、USB HID、动态验证码 安全认证、USB HID、嵌入式安全 中高
实时安全摄像头 安防监控 视频流、OpenCV、行空板处理 视频处理、边缘计算、实时监控 中高

九、文章来源

本文内容整理自：

分享6个实用的ESP32-S3物联网项目：从智能设备到安全创新