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

我們意識到，問題的關(guān)鍵或許不在于STM32本身，而在于如何為它加點“料”——如何讓它與更前沿的技術(shù)結(jié)合起來。如今，“萬物互聯(lián)”與“人工智能”已不再是遙遠的概念，它們正越來越多地出現(xiàn)在實際應(yīng)用中。那么，何不讓我們的STM32項目，也嘗試具備聯(lián)網(wǎng)、上云，甚至一點簡單的“思考”能力？

這個想法，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，提供一些不同的思路和具體的參考，增加一些創(chuàng)新點。在接下來的時間里，我們會陸續(xù)帶來從易上手的AI趣味小應(yīng)用，到綜合性項目的講解，包括13個AI入門應(yīng)用項目、2個小智AI項目、3個LVGL綜合項目、一個AI桌寵機器狗，以及那個經(jīng)典的、國民級嵌入式項目——AI智能小車。

本篇就讓我們從這個系列開始，先從13個AI入門應(yīng)用講起。項目本身不復(fù)雜，但它能讓你直觀地感受到，當(dāng)STM32和AI技術(shù)結(jié)合起來后，能實現(xiàn)哪些不一樣的功能。

《AI智能考勤系統(tǒng)》

01 項目應(yīng)用場景

• 辦公室人員考勤
• 教室點名系統(tǒng)
• 人員進出統(tǒng)計

02 項目功能

本項目實現(xiàn)了基于光電傳感器的智能語音考勤系統(tǒng)。用戶首先通過語音設(shè)置應(yīng)到人數(shù)（如"設(shè)置一個40人的考勤系統(tǒng)"），STM32保存該數(shù)值。隨后，通過光電傳感器檢測人員打卡（遮擋傳感器），STM32記錄實到人數(shù)。用戶可通過多種語音指令（如"今天考勤詳情"、"人來齊了嗎"）查詢考勤狀態(tài)，ESP32根據(jù)應(yīng)到/實到人數(shù)計算缺勤情況，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)不計數(shù)），避免一次打卡多次計數(shù)。整個系統(tǒng)實現(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言交互。

03 項目硬件平臺

主硬件平臺：華清遠見F103&ESP32-S3 AI開發(fā)板（板載麥克風(fēng)、揚聲器）+2.8寸顯示屏。

擴展模塊：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展板（擴展板上非常多的傳感器執(zhí)行器，非常方便多項目實戰(zhàn)）。

關(guān)于華清遠見F103&ESP32-S3 AI開發(fā)板：

這是一款能讓你的STM32項目瞬間擁有聯(lián)網(wǎng)和AI能力的雙核開發(fā)板，集成了STM32F103和ESP32-S3。兩個核心都可以獨立運行，也可以協(xié)同工作。對于初學(xué)者來說，你可以把它當(dāng)成兩塊板子來分別學(xué)習(xí)（STM32F103開發(fā)板+ESP32-S3開發(fā)板）。對于項目實戰(zhàn)來說，可以讓它們分工合作——ESP32作為“AI大腦”，STM32作為“控制雙手”，低成本實現(xiàn)更復(fù)雜、更穩(wěn)定的高級應(yīng)用。

04 項目實現(xiàn)關(guān)鍵點

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.防抖處理機制 ：中斷服務(wù)函數(shù)中添加1000ms時間防抖，確保1秒內(nèi)只計數(shù)一次

3.考勤數(shù)據(jù)管理 ：STM32保存應(yīng)到人數(shù)和實到人數(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，實到4人，缺勤6人"

- D指令（人齊了嗎）→"還沒齊，實到4人，差6人"

05 涉及學(xué)習(xí)技術(shù)點

- 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)計與分析

- 雙芯架構(gòu)任務(wù)分工

- 串口通信協(xié)議設(shè)計

- 語音交互與反饋生成

06 項目實現(xiàn)原理

1. 硬件原理

光電開關(guān)是由發(fā)射器、接收器和檢測電路三部分組成。發(fā)射器對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導(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)制的光束輻射強度在發(fā)射中經(jīng)過多次選擇，朝著目標(biāo)不間接地運行。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。在其后面的是檢測電路，它能濾出有效信號和應(yīng)用該信號。

1)光電開關(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，部分光線被物體吸收或者反射，感光元件接收反射回來的光線，并將其轉(zhuǎn)換為電信號。電信號經(jīng)過處理，就可以判斷是否有物體存在。

3)多數(shù)光電開關(guān)選用的是波長接近可見光的紅外線光波型。

擴展板原理圖

根據(jù)上圖可以看到，U13對應(yīng)的光電開關(guān)的接收器，當(dāng)沒有遮擋的時候，U13上方的3號腳就是低電平，連接U14A比較器，那么比較器的3號腳就是低電平。這個時候要設(shè)置電位器R55，對應(yīng)實物如下圖所示，設(shè)置到相關(guān)一個阻值，可以根據(jù)光電開關(guān)旁邊的LED燈來判斷，要調(diào)整到LED點亮的阻值就可以了，這樣就知道U14的比較器此時2號腳的電壓是高電平，大概在1.5V左右，而在沒有遮擋的情況下，3號腳為低電平，那么此時比較器的反向端大于同向端，U14比較器的1號腳輸出低電平，LED燈點亮。

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號腳就是高電平，反向端小于正向端，U14比較器1號腳輸出高電平，LED燈熄滅。

2. 雙芯通信原理（ESP32 為主機，STM32 為從機）

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 端打卡檢測與數(shù)據(jù)管理

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

數(shù)據(jù)存儲：接收0x11 幀后，保存應(yīng)到人數(shù)（如 10）；實時更新實到人數(shù)，斷電后重置為 0（可選外接 EEPROM 實現(xiàn)斷電保存）。

2)ESP32 端考勤統(tǒng)計與反饋

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 / 實到” 數(shù)據(jù)后計算缺勤，生成差異化反饋：

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

C 指令（來了幾人）→“目前實到 4 人，還有 6 人未到”；

D 指令（有人沒來嗎）→“有人沒來哦，當(dāng)前缺勤 6 人”；

E 指令（人齊了嗎）→“還沒齊，實到 4 人，差 6 人”；

F 指令（缺人嗎）→“缺人，一共缺 6 人，應(yīng)到 10 人”。

07 項目實現(xiàn)步驟

完整的實驗步驟目錄如下圖。

后臺私信（備注：AI智能考勤系統(tǒng)），免費領(lǐng)取項目完整文檔、源碼。

08 硬件平臺詳細介紹

《AI智能考勤系統(tǒng)》項目硬件平臺是華清遠見STM32F103&ESP32-S3 AIoT開發(fā)板。

開發(fā)板簡介

F103&ESP32-S3 AI 開發(fā)板是華清遠見針對嵌入式與 AI 開發(fā)市場需求，打造的高性能、低成本AIoT實戰(zhàn)平臺。該開發(fā)板采用雙核心設(shè)計，整合了STM32F103與ESP32-S3兩款芯片：以ESP32-S3作為AI中樞，承擔(dān)視覺識別、語音交互及 WiFi/BLE 無線通信任務(wù)；以STM32F103作為控制核心，實現(xiàn)實時運動控制與多傳感器數(shù)據(jù)融合，二者通過 UART 總線無縫協(xié)同，形成 “AI 決策 + 實時執(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，同時擴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。為了方便實戰(zhàn)練手，我們?yōu)樵撈脚_配套了多種硬件模塊及20個實戰(zhàn)項目，涵蓋13個AI基礎(chǔ)應(yīng)用項目、2個小智AI項目、3個LVGL物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，以及AI桌寵機器狗和AI智能車各1個。所有項目均基于STM32F103與ESP32-S3協(xié)同開發(fā)，“學(xué)完就能用”，助你快速打造硬核作品，輕松開發(fā)智能AIoT應(yīng)用。相關(guān)資料持續(xù)更新中，后臺私信領(lǐng)取。

STM32 與 ESP32 是單片機入門經(jīng)典 MCU，技術(shù)普及度、生態(tài)完整性和商業(yè)應(yīng)用優(yōu)勢顯著。STM32 擅長精準(zhǔn)控制，是工業(yè)與教育首選；ESP32 及升級版 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，所以我們提倡“雙核學(xué)習(xí)路徑”，從入門到綜合項目實戰(zhàn) ，建議先通過 STM32 夯實通用 MCU 開發(fā)基礎(chǔ)，再用 ESP32 拓展物聯(lián)網(wǎng)等開發(fā)能力，掌握后可提升技術(shù)廣度與就業(yè)競爭力，實現(xiàn) 1+1>2，這也是雙核心開發(fā)板的教學(xué)設(shè)計初衷。

對于STM32/ESP32開發(fā)感興趣的朋友，歡迎關(guān)注~！本開發(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、競賽項目、個人學(xué)習(xí)及項目開發(fā)。

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