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为你的STM32毕设项目加点“料”："AI智能桌面伙伴"姿态识别应用系统

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智能桌面伙伴》

01 项目应用场景

人机交互新方式
趣味智能桌面助手
姿态识别应用场景

02 项目功能

本项目实现了基于姿态识别的拟人化语音交互系统。用户通过语音指令（"你现在什么状态啊"、"你现在在干嘛啊"）查询设备状态，STM32通过QMI8658六轴姿态传感器采集加速度/角速度数据，计算欧拉角，根据角度阈值判断设备姿态（躺着/站着/倒立/左倒/右倒）。ESP32接收姿态编码，映射为拟人化状态，生成趣味语音反馈。系统采用双芯架构：ESP32负责语音交互，STM32负责姿态识别和编码。整个系统实现了从姿态感知、状态判断到拟人化反馈的完整交互流程，赋予设备拟人化性格，增强用户交互体验。

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、6轴姿态传感器）+2.8寸显示屏。

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.姿态传感器数据采集：通过I2C接口（PB6/SCL，PB7/SDA）读取QMI8658的3轴加速度和角速度

2.欧拉角计算：使用IMU算法将原始数据转换为Yaw/Pitch/Roll欧拉角（单位：度）

3.姿态判断阈值：

- 躺平：俯仰角和横滚角绝对值<30度

- 倒立：俯仰角与88度差值<20度

- 站立：俯仰角与-88度差值<20度

- 左倒：横滚角与-80度差值<50度

- 右倒：横滚角与80度差值<50度

4.双芯通信协议：9字节固定帧格式，支持姿态查询指令(0x17)，数据域4=姿态编码

5.拟人化反馈生成：根据姿态生成趣味语音，如：

- 站立→"我现在正站着呢，精神抖擞～随时听你吩咐"

- 左倒→"我现在向左倒啦，有点晕乎乎的，扶我一下？"

- 倒立→"我在倒立哦，脑袋充血啦，快让我正过来～"

05 涉及学习技术点

- 6轴传感器数据采集

- 欧拉角计算

- 姿态识别算法

- 数据映射与转换

- 双芯架构任务分工

- 串口通信协议设计

- 语音交互与拟人化反馈

06 项目实现原理

1. 硬件原理

首先打开【华清远见_F103&ESP32-S3 AI开发板资料V1.0\05_硬件图纸\ 1.F103&ESP32-S3 AI开发板原理图V4.3】，根据原理图查看六轴传感器电路。

上图可以看出连接传感器的I2C引脚为PB7和PB6，引脚定义如下表：

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. STM32 端姿态识别与编码

传感器数据解析：通过I2C读取 QMI8658A 的横滚角和俯仰角对当前设备姿态进行判断。

姿态判断阈值：

定义不同姿态的角度阈值（躺平30 度倒立 20 度、站立 20 度、侧倒 50 度），依据俯仰角和横滚角度值判断物体当前姿态：

当俯仰角和横滚角的绝对值均小于躺平阈值时，判定为躺平状态；
当俯仰角与88 度的差值小于倒立阈值时，判定为倒立状态；
当俯仰角与- 88 度的差值小于站立阈值时，判定为站立状态；
当横滚角与- 80 度的差值小于侧倒阈值时，判定为左侧倒状态；
当横滚角与80 度的差值小于侧倒阈值时，判定为右侧倒状态。

4. ESP32 端姿态映射与反馈

编码到状态映射：建立字典{1:"躺着",2:"站立",3:"倒立",4:"左倒",5:"右倒"}，将 STM32 返回的编码转换为文字描述；

拟人化反馈生成：根据状态随机生成趣味文案，

示例：

站立→“我现在正站着呢，精神抖擞～随时听你吩咐” 或 “目前是站立状态，腰杆挺得笔直哦”；
左倒→“我现在向左倒啦，有点晕乎乎的，扶我一下？” 或 “正往左倾斜呢，感觉要摔倒啦～”；
倒立→“我在倒立哦，脑袋充血啦，快让我正过来～” 或 “现在是倒立状态，世界都是倒着的哈哈”。

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智能桌面伙伴），免费领取项目完整文档、源码。👇👇👇

08 硬件平台详细介绍

《AI智能桌面伙伴》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。