这次连近红外也能看！ESP32＋18通道传感器，自制便携光谱仪

前言

前段时间，博主设计过一个基于 ESP32的AS7341 八通道光谱传感装置：

之前的这个装置的主要是便宜，整机的BOM成本不超过100，并且测试稳定。可以采集不同波段的光强，再把数据画成曲线，直观地观察光谱分布。仅仅只是八个离散光谱，中心波长分布在 415～680 nm。也就是说，曲线上真正测到的是八个离散波段的数据，点与点之间的连线只是为了方便观察，并不代表测到了完整的连续光谱。

如果想观察更多波段，尤其是近红外区域的变化，就需要换一个通道更多、覆盖范围更广的传感器。这次博主选用的就是 AS7265X：它由三颗光谱传感器组成，虽然传感器的成本更加的昂贵，但是一共提供 18 个通道，中心波长从 410 nm 延伸到 940 nm，可以采集可见光以及部分近红外波段的光强。

硬件电路设计

硬件电路主要分为电源、主控和传感器三个部分。电源部分为整机供电；主控采用 ESP32-S3，负责数据采集、屏幕显示以及与 PC 端通信；传感器部分则采用 AS7265X，通过 I²C 总线与主控连接，完成 18 个光谱通道的数据采集。

电源部分采用 IP5306，负责锂电池的充电管理和升压供电。它将充电管理、升压转换和电量指示等功能集成在一颗芯片中，可以减少外围器件，方便把整个装置做成电池供电的便携设备。（主要是正好手上由一堆这个芯片就用这个了）

3.3 V 电源采用 TLV62569 同步降压芯片，将 IP5306 输出的 5 V 转换为 3.3 V，为 ESP32-S3 和传感器供电。相比线性稳压方案，开关降压可以减少电压转换过程中的损耗，更适合电池供电的便携设备。该芯片支持最高 2 A 的输出电流，兼顾转换效率和供电能力，为光谱传感器、补光灯、ESP32-S3 以及屏幕提供充足的电流余量。

主控采用 ESP32-S3，通过 I²C 总线读取 AS7265X 的光谱数据，并在 TFT 屏幕上绘制曲线。同时，主控还负责增益、积分时间和补光灯的控制，并通过 USB 串口将测量数据发送到 PC 端，方便大伙在电脑上查看、保存和分析。同时还设计了一个手机APP用于手机显示。

屏幕选用 ST7789 驱动的彩色 TFT 液晶屏，分辨率为 240×320，在程序中设置为横屏显示，用来绘制光谱曲线、显示测量数据和当前参数。这样即使不连接电脑，也能直接在设备上观察各个波段的光强变化。

软件APP

除此之外，博主还开发了一个配套的 APP，通过 USB 串口与设备通信，用于实时显示光谱曲线、调整采集参数以及保存测量数据。相比设备上的小屏幕，电脑端有更大的显示空间，可以同时查看 18 个通道的光强数值和曲线，更方便观察不同波段之间的差异。

在 APP 中，可以设置传感器的增益、积分时间、采样间隔以及补光灯的开关状态，根据实际测量条件调整采集参数。例如，光线较弱时，可以适当提高增益或延长积分时间；光线较强时，则需要降低增益或缩短积分时间，避免通道饱和。调整后，可以直接观察后续数据的变化，省去反复修改程序、重新烧录的麻烦。

除了实时查看，APP 还支持历史记录保存和 CSV 数据导出。测量不同光源或样品时，可以将数据保存下来，再使用 Excel、Python 等工具进行整理、绘图和比较。这样既能在设备端随手查看，也能在电脑端保留完整的测量记录，方便后续分析。