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。如今，“萬物互聯(lián)”與“人工智能”已不再是遙遠(yuǎn)的概念，它們正越來越多地出現(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)。在接下來的時(shí)間里，我們會(huì)陸續(xù)帶來從易上手的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)系列開始，先從13個(gè)AI入門應(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)合起來后，能實(shí)現(xiàn)哪些不一樣的功能。

《AI廚房安全衛(wèi)士》

01 項(xiàng)目應(yīng)用場(chǎng)景

• 家庭廚房火情監(jiān)測(cè)
• 智能安防系統(tǒng)
• 災(zāi)害早期預(yù)警

02 項(xiàng)目功能

本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了基于語音交互的火焰監(jiān)測(cè)與告警系統(tǒng)。STM32配置火焰傳感器為中斷式檢測(cè)模式，當(dāng)檢測(cè)到火焰時(shí)觸發(fā)中斷服務(wù)函數(shù)，記錄觸發(fā)次數(shù)并啟動(dòng)蜂鳴器告警。用戶通過語音指令（如"廚房有異常嗎"、"有火情嗎"）查詢火情，ESP32-S3將不同指令統(tǒng)一下發(fā)為0x0D查詢幀，STM32返回傳感器狀態(tài)和觸發(fā)次數(shù)，ESP32生成差異化語音反饋。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了從火焰檢測(cè)、數(shù)據(jù)記錄、狀態(tài)查詢到語音反饋的完整安防閉環(huán)，特別適合廚房等易發(fā)生火情的場(chǎng)所。

03 項(xiàng)目硬件平臺(tái)

主硬件平臺(tái)：華清遠(yuǎn)見F103&ESP32-S3 AI開發(fā)板（板載麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器、有源蜂鳴器）+2.8寸顯示屏

擴(kuò)展模塊：可采用火焰?zhèn)鞲衅鳎部梢灾苯佑梦覀兊馁Y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F103&ESP32-S3 AI開發(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(duì)于項(xiàng)目實(shí)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(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.火焰?zhèn)鞲衅髦袛嗵幚?：配置PB3引腳為下降沿中斷，火焰觸發(fā)時(shí)進(jìn)入中斷服務(wù)函數(shù)

2.防抖機(jī)制 ：中斷處理中添加1000ms時(shí)間防抖，避免重復(fù)計(jì)數(shù)

3.觸發(fā)次數(shù)統(tǒng)計(jì) ：每次有效觸發(fā)使計(jì)數(shù)器+1，保留歷史記錄

4.告警聯(lián)動(dòng) ：火焰觸發(fā)時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)蜂鳴器，火焰消失后自動(dòng)停止

5.雙芯通信協(xié)議 ：9字節(jié)固定幀格式，支持火焰觸發(fā)次數(shù)查詢指令(0x0D)

6.反饋生成邏輯 ：根據(jù)觸發(fā)次數(shù)生成不同反饋（0次→"當(dāng)前無火焰異常"；3次→"廚房已觸發(fā)3次火焰異常"）

05 涉及學(xué)習(xí)技術(shù)點(diǎn)

- 中斷式傳感器檢測(cè)

- 外部中斷處理

- 傳感器防抖技術(shù)

- 蜂鳴器控制

- 雙芯架構(gòu)任務(wù)分工

- 串口通信協(xié)議設(shè)計(jì)

- 安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

06 項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)原理

1. 硬件原理

火焰?zhèn)鞲衅鳎ㄒ环N光電二極管）對(duì)火焰中所產(chǎn)生的紅外線特別靈敏，當(dāng)在火焰?zhèn)鞲衅鲀啥耸┘与妷簳r(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電流。當(dāng)火焰亮度變大時(shí)，發(fā)出的紅外線越多，火焰?zhèn)鞲衅鳈z測(cè)到的紅外線增加，產(chǎn)生的電流變大。當(dāng)火焰亮度變小時(shí)，發(fā)出的紅外線越少，檢測(cè)到的紅外線減少，產(chǎn)生的電流也會(huì)變小。

擴(kuò)展板原理圖

根據(jù)上圖可以看到，U15對(duì)應(yīng)的是火焰?zhèn)鞲衅鳎?dāng)沒有火焰的時(shí)候，U15為高阻抗?fàn)顟B(tài)，此時(shí)通過R60和R76電阻分壓后，U14B比較器的6號(hào)腳大約1.6V左右，這是在理想狀態(tài)下。此時(shí)電壓比較器負(fù)向端是1.6V，那么同向端是由電位器控制，要調(diào)節(jié)電位器到一個(gè)臨界值，此時(shí)可以通過LD6來判斷，當(dāng)LD6微微亮的時(shí)候就是臨界值，火焰?zhèn)鞲衅鞯撵`敏度最高。那么此時(shí)比較器的反向端大于同向端，U14B比較器的7號(hào)腳輸出低電平，LED燈點(diǎn)亮。

根據(jù)以上特性，調(diào)整好電位器器后，只要有火焰那么U14的6號(hào)腳就是低電平，反向端小于正向端，U14比較器7號(hào)腳輸出高電平，LED燈熄滅。

原理圖

通過以上原理圖可以看到資源擴(kuò)展板對(duì)應(yīng)的引腳，可以看出火焰?zhèn)鞲衅骺刂埔_使用的是PB3，引腳定義如下表：

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

火焰檢測(cè)與中斷處理：STM32 配置火焰?zhèn)鞲衅饕_為下降沿中斷，火焰觸發(fā)時(shí)觸發(fā)中斷服務(wù)函數(shù)，觸發(fā)次數(shù) + 1 并啟動(dòng)告警（蜂鳴器）；

指令統(tǒng)一觸發(fā)：ESP32 識(shí)別類指令（如 “廚房有異常嗎”“有火情嗎”），均統(tǒng)一下發(fā) 0x0D 查詢幀，無需區(qū)分指令類型；

反饋生成邏輯：STM32 返回 “傳感器狀態(tài)（0x01 = 正常）+ 觸發(fā)次數(shù)”，ESP32 結(jié)合次數(shù)反饋：0 次→“當(dāng)前無火焰異常，歷史觸發(fā) 0 次”；3 次→“廚房已觸發(fā) 3 次火焰異常，當(dāng)前無火情，建議檢查”；告警解除：火焰消失后，STM32 自動(dòng)停止告警，但保留觸發(fā)次數(shù)。

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廚房安全衛(wèi)士），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廚房安全衛(wèi)士》項(xiàng)目硬件平臺(tái)是華清遠(yuǎn)見STM32F103&ESP32-S3 AIoT開發(fā)板。

開發(fā)板簡(jiǎn)介

F103&ESP32-S3 AI 開發(fā)板是華清遠(yuǎn)見針對(duì)嵌入式與 AI 開發(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)視覺識(shí)別、語音交互及 WiFi/BLE 無線通信任務(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 UART 總線無縫協(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，私信領(lǐng)取。

STM32 與 ESP32 是單片機(jī)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(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”，從入門到綜合項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn) ，建議先通過 STM32 夯實(shí)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(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn) 1+1>2，這也是雙核心開發(fā)板的教學(xué)設(shè)計(jì)初衷。

對(duì)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(jì)、競(jìng)賽項(xiàng)目、個(gè)人學(xué)習(xí)及項(xiàng)目開發(fā)。

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