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为你的STM32毕设项目加点“料”："AI智能考勤系统"语音交互打卡系统

华清远见在线实验室

2025-11-20

导读：每年的这个时候，总能看到许多为毕业设计而发愁的同学。

每年的这个时候，总能看到许多为毕业设计而发愁的同学。大家手里握着熟悉的STM32，知道它性能强大、控制精准，是完成毕设的可靠伙伴，但恰恰因为这份“可靠”，反而让选题变得困难——能做的东西似乎都被人做过了，怎样才能让项目既有技术含量，又有些新意，足以让人眼前一亮呢？

我们意识到，问题的关键或许不在于STM32本身，而在于如何为它加点“料”——如何让它与更前沿的技术结合起来。如今，“万物互联”与“人工智能”已不再是遥远的概念，它们正越来越多地出现在实际应用中。那么，何不让我们的STM32项目，也尝试具备联网、上云，甚至一点简单的“思考”能力？

这个想法，正是我们筹划这一系列分享的初衷。我们希望能为你们的毕业设计，提供一些不同的思路和具体的参考，增加一些创新点。在接下来的时间里，我们会陆续带来从易上手的AI趣味小应用，到综合性项目的讲解，包括13个AI入门应用项目、2个小智AI项目、3个LVGL综合项目、一个AI桌宠机器狗，以及那个经典的、国民级嵌入式项目——AI智能小车。

本篇就让我们从这个系列开始，先从13个AI入门应用讲起。项目本身不复杂，但它能让你直观地感受到，当STM32和AI技术结合起来后，能实现哪些不一样的功能。

AI入门应用项目（前8个回顾）

AI 智能方向指针	AI语音校时器
AI智能风扇	AI智能照明助手
AI厨房安全卫士	AI能耗监测仪
AI健康检测助手	AI智能药盒提醒器

《AI智能考勤系统》

01 项目应用场景

办公室人员考勤
教室点名系统
人员进出统计

02 项目功能

本项目实现了基于光电传感器的智能语音考勤系统。用户首先通过语音设置应到人数（如"设置一个40人的考勤系统"），STM32保存该数值。随后，通过光电传感器检测人员打卡（遮挡传感器），STM32记录实到人数。用户可通过多种语音指令（如"今天考勤详情"、"人来齐了吗"）查询考勤状态，ESP32根据应到/实到人数计算缺勤情况，生成差异化反馈。系统采用防抖处理（1秒内重复触发不计数），避免一次打卡多次计数。整个系统实现了从人数设置、打卡采集到考勤查询的完整流程，支持多种查询方式的自然语言交互。

03 项目硬件平台

主硬件平台：华清远见F103&ESP32-S3 AI开发板（板载麦克风、扬声器）+2.8寸显示屏。

扩展模块：可采用光电传感器+LED指示灯（PC3/PC4/PC13控制），也可以直接用我们的资源扩展板（扩展板上非常多的传感器执行器，非常方便多项目实战）。

关于华清远见F103&ESP32-S3 AI开发板：

这是一款能让你的STM32项目瞬间拥有联网和AI能力的双核开发板，集成了STM32F103和ESP32-S3。两个核心都可以独立运行，也可以协同工作。对于初学者来说，你可以把它当成两块板子来分别学习（STM32F103开发板+ESP32-S3开发板）。对于项目实战来说，可以让它们分工合作——ESP32作为“AI大脑”，STM32作为“控制双手”，低成本实现更复杂、更稳定的高级应用。

04 项目实现关键点

1.光电传感器配置：设置PB2引脚为GPIO_EXTI2输入，配置下降沿触发中断

2.防抖处理机制：中断服务函数中添加1000ms时间防抖，确保1秒内只计数一次

3.考勤数据管理：STM32保存应到人数和实到人数，断电后重置

4.双芯通信协议：9字节固定帧格式，支持两类指令（0x11设置应到人数，0x10查询考勤数据）

5.差异化反馈：ESP32根据查询类型生成不同反馈：

- B指令（详情）→"今日考勤：应到10人，实到4人，缺勤6人"

- D指令（人齐了吗）→"还没齐，实到4人，差6人"

05 涉及学习技术点

- 光电传感器原理与应用

- 外部中断处理

- 传感器防抖技术

- 数据统计与分析

- 双芯架构任务分工

- 串口通信协议设计

- 语音交互与反馈生成

06 项目实现原理

1. 硬件原理

光电开关是由发射器、接收器和检测电路三部分组成。发射器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管（LED）、激光二极管及红外发射二极管。光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。受脉冲调制的光束辐射强度在发射中经过多次选择，朝着目标不间接地运行。接收器有光电二极管或光电三极管、光电池组成。在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。在其后面的是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。

1)光电开关是由发光元件与接收元件构成。

2)它是利用物体出现在光束路径时，部分光线被物体吸收或者反射，感光元件接收反射回来的光线，并将其转换为电信号。电信号经过处理，就可以判断是否有物体存在。

3)多数光电开关选用的是波长接近可见光的红外线光波型。

扩展板原理图

根据上图可以看到，U13对应的光电开关的接收器，当没有遮挡的时候，U13上方的3号脚就是低电平，连接U14A比较器，那么比较器的3号脚就是低电平。这个时候要设置电位器R55，对应实物如下图所示，设置到相关一个阻值，可以根据光电开关旁边的LED灯来判断，要调整到LED点亮的阻值就可以了，这样就知道U14的比较器此时2号脚的电压是高电平，大概在1.5V左右，而在没有遮挡的情况下，3号脚为低电平，那么此时比较器的反向端大于同向端，U14比较器的1号脚输出低电平，LED灯点亮。

根据以上特性，调整好电位器后，只要有遮挡那么U13的3号脚就是高电平，反向端小于正向端，U14比较器1号脚输出高电平，LED灯熄灭。

2. 双芯通信原理（ESP32 为主机，STM32 为从机）

采用9 字节固定帧格式，帧结构与解析逻辑如下：

3. 核心逻辑

1)STM32 端打卡检测与数据管理

光电传感器防抖计数：配置传感器引脚（PB2）遮挡时触发下降沿中断，中断服务函数中添加 1秒延时检测（确认持续遮挡），1 秒内重复中断不计数，实到人数 + 1（≤应到人数）；

数据存储：接收0x11 帧后，保存应到人数（如 10）；实时更新实到人数，断电后重置为 0（可选外接 EEPROM 实现断电保存）。

2)ESP32 端考勤统计与反馈

指令分类处理：

A 指令（设人数）：提取指令中数字（如 “10 人”→10），下发 0x11 帧，接收成功帧后语音确认 “已设置 10 人考勤系统”；

B~F 指令（查考勤）：下发 0x10 帧，接收 “应到 / 实到” 数据后计算缺勤，生成差异化反馈：

B 指令（详情）→“今日考勤：应到 10 人，实到 4 人，缺勤 6 人”；

C 指令（来了几人）→“目前实到 4 人，还有 6 人未到”；

D 指令（有人没来吗）→“有人没来哦，当前缺勤 6 人”；

E 指令（人齐了吗）→“还没齐，实到 4 人，差 6 人”；

F 指令（缺人吗）→“缺人，一共缺 6 人，应到 10 人”。

07 项目实现步骤

完整的实验步骤目录如下图。

扫下方二维码添加雯雯老师（备注：AI智能考勤系统），免费领取项目完整文档、源码。👇👇👇

08 硬件平台详细介绍

《AI智能考勤系统》项目硬件平台是华清远见STM32F103&ESP32-S3 AIoT开发板。

开发板简介

F103&ESP32-S3 AI 开发板是华清远见针对嵌入式与 AI 开发市场需求，打造的高性能、低成本AIoT实战平台。该开发板采用双核心设计，整合了STM32F103与ESP32-S3两款芯片：以ESP32-S3作为AI中枢，承担视觉识别、语音交互及 WiFi/BLE 无线通信任务；以STM32F103作为控制核心，实现实时运动控制与多传感器数据融合，二者通过 UART 总线无缝协同，形成 “AI 决策 + 实时执行” 的高效工作模式。

相较于仅使用STM32F103的方案，这一架构提升了系统整体性能，同时扩展了板载资源与外设接口，为更多AI及物联网应用的拓展提供了便利。为了方便实战练手，我们为该平台配套了多种硬件模块及20个实战项目，涵盖13个AI基础应用项目、2个小智AI项目、3个LVGL物联网应用，以及AI桌宠机器狗和AI智能车各1个。所有项目均基于STM32F103与ESP32-S3协同开发，“学完就能用”，助你快速打造硬核作品，轻松开发智能AIoT应用。相关资料持续更新中，可以在文章末尾扫码领取。

STM32 与 ESP32 是单片机入门经典 MCU，技术普及度、生态完整性和商业应用优势显著。STM32 擅长精准控制，是工业与教育首选；ESP32 及升级版 S3 主打物联网，集成联网与 AI 能力，广泛应用于 AIoT 终端。二者高度互补，所以我们提倡“双核学习路径”，从入门到综合项目实战，建议先通过 STM32 夯实通用 MCU 开发基础，再用 ESP32 拓展物联网等开发能力，掌握后可提升技术广度与就业竞争力，实现 1+1>2，这也是双核心开发板的教学设计初衷。