每年的這個(gè)時(shí)候，總能看到許多為畢業(yè)設(shè)計(jì)而發(fā)愁的同學(xué)。大家手里握著熟悉的STM32，知道它性能強(qiáng)大、控制精準(zhǔn)，是完成畢設(shè)的可靠伙伴，但恰恰因?yàn)檫@份“可靠”，反而讓選題變得困難——能做的東西似乎都被人做過(guò)了，怎樣才能讓項(xiàng)目既有技術(shù)含量，又有些新意，足以讓人眼前一亮呢？

我們意識(shí)到，問(wèn)題的關(guān)鍵或許不在于STM32本身，而在于如何為它加點(diǎn)“料”——如何讓它與更前沿的技術(shù)結(jié)合起來(lái)。如今，“萬(wàn)物互聯(lián)”與“人工智能”已不再是遙遠(yuǎn)的概念，它們正越來(lái)越多地出現(xiàn)在實(shí)際應(yīng)用中。那么，何不讓我們的STM32項(xiàng)目，也嘗試具備聯(lián)網(wǎng)、上云，甚至一點(diǎn)簡(jiǎn)單的“思考”能力？

這個(gè)想法，正是我們籌劃這一系列分享的初衷。我們希望能為你們的畢業(yè)設(shè)計(jì)，提供一些不同的思路和具體的參考，增加一些創(chuàng)新點(diǎn)。在接下來(lái)的時(shí)間里，我們會(huì)陸續(xù)帶來(lái)從易上手的AI趣味小應(yīng)用，到綜合性項(xiàng)目的講解，包括13個(gè)AI入門(mén)應(yīng)用項(xiàng)目、2個(gè)小智AI項(xiàng)目、3個(gè)LVGL綜合項(xiàng)目、一個(gè)AI桌寵機(jī)器狗，以及那個(gè)經(jīng)典的、國(guó)民級(jí)嵌入式項(xiàng)目——AI智能小車。

本篇就讓我們從這個(gè)系列開(kāi)始，先從13個(gè)AI入門(mén)應(yīng)用講起。項(xiàng)目本身不復(fù)雜，但它能讓你直觀地感受到，當(dāng)STM32和AI技術(shù)結(jié)合起來(lái)后，能實(shí)現(xiàn)哪些不一樣的功能。

《AI智能考勤系統(tǒng)》

01 項(xiàng)目應(yīng)用場(chǎng)景

• 辦公室人員考勤
• 教室點(diǎn)名系統(tǒng)
• 人員進(jìn)出統(tǒng)計(jì)

02 項(xiàng)目功能

本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了基于光電傳感器的智能語(yǔ)音考勤系統(tǒng)。用戶首先通過(guò)語(yǔ)音設(shè)置應(yīng)到人數(shù)（如"設(shè)置一個(gè)40人的考勤系統(tǒng)"），STM32保存該數(shù)值。隨后，通過(guò)光電傳感器檢測(cè)人員打卡（遮擋傳感器），STM32記錄實(shí)到人數(shù)。用戶可通過(guò)多種語(yǔ)音指令（如"今天考勤詳情"、"人來(lái)齊了嗎"）查詢考勤狀態(tài)，ESP32根據(jù)應(yīng)到/實(shí)到人數(shù)計(jì)算缺勤情況，生成差異化反饋。系統(tǒng)采用防抖處理（1秒內(nèi)重復(fù)觸發(fā)不計(jì)數(shù)），避免一次打卡多次計(jì)數(shù)。整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了從人數(shù)設(shè)置、打卡采集到考勤查詢的完整流程，支持多種查詢方式的自然語(yǔ)言交互。

03 項(xiàng)目硬件平臺(tái)

主硬件平臺(tái)：華清遠(yuǎn)見(jiàn)F103&ESP32-S3 AI開(kāi)發(fā)板（板載麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器）+2.8寸顯示屏。

擴(kuò)展模塊：可采用光電傳感器+LED指示燈（PC3/PC4/PC13控制），也可以直接用我們的資源擴(kuò)展板（擴(kuò)展板上非常多的傳感器執(zhí)行器，非常方便多項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)）。

關(guān)于華清遠(yuǎn)見(jiàn)F103&ESP32-S3 AI開(kāi)發(fā)板：

這是一款能讓你的STM32項(xiàng)目瞬間擁有聯(lián)網(wǎng)和AI能力的雙核開(kāi)發(fā)板，集成了STM32F103和ESP32-S3。兩個(gè)核心都可以獨(dú)立運(yùn)行，也可以協(xié)同工作。對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，你可以把它當(dāng)成兩塊板子來(lái)分別學(xué)習(xí)（STM32F103開(kāi)發(fā)板+ESP32-S3開(kāi)發(fā)板）。對(duì)于項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)來(lái)說(shuō)，可以讓它們分工合作——ESP32作為“AI大腦”，STM32作為“控制雙手”，低成本實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜、更穩(wěn)定的高級(jí)應(yīng)用。

04 項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵點(diǎn)

1.光電傳感器配置 ：設(shè)置PB2引腳為GPIO_EXTI2輸入，配置下降沿觸發(fā)中斷

2.防抖處理機(jī)制 ：中斷服務(wù)函數(shù)中添加1000ms時(shí)間防抖，確保1秒內(nèi)只計(jì)數(shù)一次

3.考勤數(shù)據(jù)管理 ：STM32保存應(yīng)到人數(shù)和實(shí)到人數(shù)，斷電后重置

4.雙芯通信協(xié)議 ：9字節(jié)固定幀格式，支持兩類指令（0x11設(shè)置應(yīng)到人數(shù)，0x10查詢考勤數(shù)據(jù)）

5.差異化反饋 ：ESP32根據(jù)查詢類型生成不同反饋：

- B指令（詳情）→"今日考勤：應(yīng)到10人，實(shí)到4人，缺勤6人"

- D指令（人齊了嗎）→"還沒(méi)齊，實(shí)到4人，差6人"

05 涉及學(xué)習(xí)技術(shù)點(diǎn)

- 光電傳感器原理與應(yīng)用

- 外部中斷處理

- 傳感器防抖技術(shù)

- 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

- 雙芯架構(gòu)任務(wù)分工

- 串口通信協(xié)議設(shè)計(jì)

- 語(yǔ)音交互與反饋生成

06 項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)原理

1. 硬件原理

光電開(kāi)關(guān)是由發(fā)射器、接收器和檢測(cè)電路三部分組成。發(fā)射器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來(lái)源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管（LED）、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。受脈沖調(diào)制的光束輻射強(qiáng)度在發(fā)射中經(jīng)過(guò)多次選擇，朝著目標(biāo)不間接地運(yùn)行。接收器有光電二極管或光電三極管、光電池組成。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面的是檢測(cè)電路，它能濾出有效信號(hào)和應(yīng)用該信號(hào)。

1)光電開(kāi)關(guān)是由發(fā)光元件與接收元件構(gòu)成。

2)它是利用物體出現(xiàn)在光束路徑時(shí)，部分光線被物體吸收或者反射，感光元件接收反射回來(lái)的光線，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。電信號(hào)經(jīng)過(guò)處理，就可以判斷是否有物體存在。

3)多數(shù)光電開(kāi)關(guān)選用的是波長(zhǎng)接近可見(jiàn)光的紅外線光波型。

擴(kuò)展板原理圖

根據(jù)上圖可以看到，U13對(duì)應(yīng)的光電開(kāi)關(guān)的接收器，當(dāng)沒(méi)有遮擋的時(shí)候，U13上方的3號(hào)腳就是低電平，連接U14A比較器，那么比較器的3號(hào)腳就是低電平。這個(gè)時(shí)候要設(shè)置電位器R55，對(duì)應(yīng)實(shí)物如下圖所示，設(shè)置到相關(guān)一個(gè)阻值，可以根據(jù)光電開(kāi)關(guān)旁邊的LED燈來(lái)判斷，要調(diào)整到LED點(diǎn)亮的阻值就可以了，這樣就知道U14的比較器此時(shí)2號(hào)腳的電壓是高電平，大概在1.5V左右，而在沒(méi)有遮擋的情況下，3號(hào)腳為低電平，那么此時(shí)比較器的反向端大于同向端，U14比較器的1號(hào)腳輸出低電平，LED燈點(diǎn)亮。

根據(jù)以上特性，調(diào)整好電位器后，只要有遮擋那么U13的3號(hào)腳就是高電平，反向端小于正向端，U14比較器1號(hào)腳輸出高電平，LED燈熄滅。

2. 雙芯通信原理（ESP32 為主機(jī)，STM32 為從機(jī)）

采用9 字節(jié)固定幀格式，幀結(jié)構(gòu)與解析邏輯如下：

3. 核心邏輯

1)STM32 端打卡檢測(cè)與數(shù)據(jù)管理

光電傳感器防抖計(jì)數(shù)：配置傳感器引腳（PB2）遮擋時(shí)觸發(fā)下降沿中斷，中斷服務(wù)函數(shù)中添加 1秒延時(shí)檢測(cè)（確認(rèn)持續(xù)遮擋），1 秒內(nèi)重復(fù)中斷不計(jì)數(shù)，實(shí)到人數(shù) + 1（≤應(yīng)到人數(shù)）；

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：接收0x11 幀后，保存應(yīng)到人數(shù)（如 10）；實(shí)時(shí)更新實(shí)到人數(shù)，斷電后重置為 0（可選外接 EEPROM 實(shí)現(xiàn)斷電保存）。

2)ESP32 端考勤統(tǒng)計(jì)與反饋

指令分類處理：

A 指令（設(shè)人數(shù)）：提取指令中數(shù)字（如 “10 人”→10），下發(fā) 0x11 幀，接收成功幀后語(yǔ)音確認(rèn) “已設(shè)置 10 人考勤系統(tǒng)”；

B~F 指令（查考勤）：下發(fā) 0x10 幀，接收 “應(yīng)到 / 實(shí)到” 數(shù)據(jù)后計(jì)算缺勤，生成差異化反饋：

B 指令（詳情）→“今日考勤：應(yīng)到 10 人，實(shí)到 4 人，缺勤 6 人”；

C 指令（來(lái)了幾人）→“目前實(shí)到 4 人，還有 6 人未到”；

D 指令（有人沒(méi)來(lái)嗎）→“有人沒(méi)來(lái)哦，當(dāng)前缺勤 6 人”；

E 指令（人齊了嗎）→“還沒(méi)齊，實(shí)到 4 人，差 6 人”；

F 指令（缺人嗎）→“缺人，一共缺 6 人，應(yīng)到 10 人”。

07 項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)步驟

完整的實(shí)驗(yàn)步驟目錄如下圖。

后臺(tái)私信（備注：AI智能考勤系統(tǒng)），免費(fèi)領(lǐng)取項(xiàng)目完整文檔、源碼。

08 硬件平臺(tái)詳細(xì)介紹

《AI智能考勤系統(tǒng)》項(xiàng)目硬件平臺(tái)是華清遠(yuǎn)見(jiàn)STM32F103&ESP32-S3 AIoT開(kāi)發(fā)板。

開(kāi)發(fā)板簡(jiǎn)介

F103&ESP32-S3 AI 開(kāi)發(fā)板是華清遠(yuǎn)見(jiàn)針對(duì)嵌入式與 AI 開(kāi)發(fā)市場(chǎng)需求，打造的高性能、低成本AIoT實(shí)戰(zhàn)平臺(tái)。該開(kāi)發(fā)板采用雙核心設(shè)計(jì)，整合了STM32F103與ESP32-S3兩款芯片：以ESP32-S3作為AI中樞，承擔(dān)視覺(jué)識(shí)別、語(yǔ)音交互及 WiFi/BLE 無(wú)線通信任務(wù)；以STM32F103作為控制核心，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制與多傳感器數(shù)據(jù)融合，二者通過(guò) UART 總線無(wú)縫協(xié)同，形成 “AI 決策 + 實(shí)時(shí)執(zhí)行” 的高效工作模式。

相較于僅使用STM32F103的方案，這一架構(gòu)提升了系統(tǒng)整體性能，同時(shí)擴(kuò)展了板載資源與外設(shè)接口，為更多AI及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的拓展提供了便利。為了方便實(shí)戰(zhàn)練手，我們?yōu)樵撈脚_(tái)配套了多種硬件模塊及20個(gè)實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目，涵蓋13個(gè)AI基礎(chǔ)應(yīng)用項(xiàng)目、2個(gè)小智AI項(xiàng)目、3個(gè)LVGL物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，以及AI桌寵機(jī)器狗和AI智能車各1個(gè)。所有項(xiàng)目均基于STM32F103與ESP32-S3協(xié)同開(kāi)發(fā)，“學(xué)完就能用”，助你快速打造硬核作品，輕松開(kāi)發(fā)智能AIoT應(yīng)用。相關(guān)資料持續(xù)更新中，后臺(tái)私信領(lǐng)取。

STM32 與 ESP32 是單片機(jī)入門(mén)經(jīng)典 MCU，技術(shù)普及度、生態(tài)完整性和商業(yè)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)顯著。STM32 擅長(zhǎng)精準(zhǔn)控制，是工業(yè)與教育首選；ESP32 及升級(jí)版 S3 主打物聯(lián)網(wǎng)，集成聯(lián)網(wǎng)與 AI 能力，廣泛應(yīng)用于 AIoT 終端。二者高度互補(bǔ)，所以我們提倡“雙核學(xué)習(xí)路徑”，從入門(mén)到綜合項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn) ，建議先通過(guò) STM32 夯實(shí)通用 MCU 開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)，再用 ESP32 拓展物聯(lián)網(wǎng)等開(kāi)發(fā)能力，掌握后可提升技術(shù)廣度與就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn) 1+1>2，這也是雙核心開(kāi)發(fā)板的教學(xué)設(shè)計(jì)初衷。

對(duì)于STM32/ESP32開(kāi)發(fā)感興趣的朋友，歡迎關(guān)注~！本開(kāi)發(fā)板也非常適用于高校嵌入式與AI教學(xué)、學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)、競(jìng)賽項(xiàng)目、個(gè)人學(xué)習(xí)及項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。

后臺(tái)私信備注“AIoT開(kāi)發(fā)板”，免費(fèi)領(lǐng)取開(kāi)發(fā)板教程/源碼。