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为你的STM32毕设项目加点“料”："AI智能照明助手"光环境自适应控制系统

华清远见在线实验室

2025-11-13

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智能照明助手》

01 项目应用场景

智能家居照明自动调节
办公环境光线优化
节能照明管理系统

02 项目功能

本项目实现了基于语音交互的智能光照监测与设备控制系统。用户通过自然语言（如"当前光照强度是多少"、"窗帘拉上"）控制设备，STM32负责采集AP3216光照传感器数据并控制执行器。系统采用双芯架构：ESP32-S3处理语音输入/输出，STM32处理传感器数据和执行器控制。当光照强度过低时，可开启灯光；当光线过强时，可关闭窗帘。数码管模拟窗帘状态，LED灯光模块模拟实际照明设备，形成完整的"感知-决策-执行"闭环流程。

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AP3216光照传感器（I2C接口）+窗帘模块（数码管模拟）+LED灯光模块，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. AP3216传感器控制：通过I2C接口读取光照原始数据，转换为实际lux值

2. 执行器控制：STM32通过GPIO控制窗帘（开/关）和灯光（亮/灭）

3. 双芯通信协议：9字节固定帧格式，支持5类指令（光照查询、窗帘开/关、灯开/关）

4. 指令处理流程：ESP32唤醒后接收指令→下发对应帧→STM32执行并返回数据→ESP32生成反馈

5. 状态反馈：系统执行控制后返回成功状态，确认执行结果

05 涉及学习技术点

- I2C传感器通信

- 光照传感器数据处理

- GPIO数字输出控制

- 双芯架构任务分工

- 语音交互与指令解析

- 串口通信协议设计

- 传感器与执行器联动

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, 3.FS-MP1资源扩展板原理图V3.3】，根据扩展板原理图查看光照传感控制引脚。

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：

1)VDD：供电引脚，连接到正电源（3V-5V）的电源线上；

2)SCL：串行时钟引脚，用于I2C通信时的时钟同步。主控制器通过这个引脚提供时钟信号；

3)LEDA：LED阳极；

4)LEDC：LED阴极；

5)GND：接地引脚，连接到电源的负极或地线上；

6)LDR：LED驱动器；

7)INT：中断引脚，可由主控制器配置为接收传感器的中断信号。当接近或环境光强度超过设定阈值时，可以触发中断；

8)SDA：串行数据引脚，用于与主控制器进行I2C通信。这个引脚用于数据的输入和输出。

原理图

上图可以看出片选引脚为PB12,SPI发送引脚为PB15,SPI接收引脚为PB14,SPI时钟引脚为PB13，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：

1)指令处理流程：ESP32 唤醒后接收指令→下发对应帧到 STM32→STM32 执行（采集 / 控制）并返回数据→ESP32 解析后生成差异化语音反馈；

2)执行器控制：STM32 通过 GPIO 驱动窗帘（开 / 关）、灯光（亮 / 灭），执行后返回成功帧。

3. 语音交互与指令处理原理

指令分类处理逻辑

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智能照明助手），免费领取项目完整文档、源码。👇👇👇

08 硬件平台详细介绍

《AI智能照明助手》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。