19-ESP32_豆包AI语音智能风扇

基于ESP32与豆包AI的语音智能风扇

AI语音交互 · 自然语言控制 · PWM调速 · 物联网

一、项目简介

本项目将ESP32单片机与字节跳动豆包AI大模型结合，打造了一款语音控制的智能风扇。用户通过自然语言下达指令（如"风大一点""吹自然风""定时关机"），ESP32录音后上传至豆包AI进行语义理解，AI返回控制指令，单片机据此调节风扇转速和模式。

系统支持自然风、睡眠风、强力风等多种模式，支持定时开关机和语音调速。相比传统红外遥控风扇，AI语音交互更自然、更灵活，是AIoT应用的典型案例。

项目属性	说明
主控平台	ESP32
开发语言	C语言
开发环境	Keil C51 / Keil MDK
仿真工具	Proteus（部分项目）

图1-1 系统整体效果图

二、系统总体架构

本系统以单片机为核心，外围连接传感器、显示模块、按键模块和执行机构。系统总体架构如下：单片机通过相应接口与各外设通信，采集传感器数据后进行处理，结果输出至显示模块，同时根据逻辑控制执行机构动作。

图2-1 系统总体架构框图

模块	功能描述
主控模块	系统核心，负责数据采集、逻辑处理和输出控制
传感器模块	采集环境参数（温度/光照/按键输入等）
显示模块	LCD1602/OLED实时显示数据和状态
按键模块	用户输入，参数调整和模式切换
执行机构	蜂鸣器/LED/电机等，执行报警和驱动动作

三、硬件设计

3.1 核心器件选型

器件	型号	说明
主控芯片	ESP32	双核240MHz，WiFi+蓝牙
AI服务	豆包大模型	语音识别+语义理解
电机驱动	L298N/MOS管	PWM调速控制风扇
麦克风	INMP441	I2S数字麦克风
喇叭	MAX98357	语音反馈播放

图3-1 核心器件实物图

3.2 引脚分配

单片机各引脚分配如下表所示，在设计时需注意引脚复用和电平匹配问题：

引脚	连接	功能描述
GPIO4/GPIO5	I2S MIC	麦克风数据/时钟
GPIO25/GPIO26	I2S SPK	喇叭数据/时钟
GPIO14	PWM	风扇PWM控制
GPIO0	KEY	配网/唤醒按键

图3-2 引脚分配电路原理图

四、软件设计

4.1 软件流程

按键唤醒→I2S录音2~5秒→HTTP上传至豆包AI→AI返回控制指令（风速/模式/定时）→解析指令→调节PWM输出→TTS语音反馈"好的，已调到3档"。

图4-1 主程序流程图

4.2 模块划分

源文件	模块名称	功能描述
audio.c	音频采集	I2S录音+音频编码
ai_client.c	AI通信	HTTP请求豆包API
fan_ctrl.c	风扇控制	PWM调速+风型模式
wifi.c	网络	WiFi连接+HTTP通信

4.3 关键代码

以下代码均从项目工程源文件中直接提取，完整展示了各模块的核心实现：

📄 qqq.ino — 完整 ESP32-S3 豆包语音程序

五、项目文件结构

项目工程的目录结构如下，展示了源代码文件的组织方式：

六、功能演示

系统功能演示步骤如下：

1. 按键唤醒，说"开风扇"

2. AI识别后开启风扇，语音回复确认

3. 说"风大一点"，风速增大

4. 说"吹自然风"，切换自然风模式

5. 说"30分钟后关机"，定时关闭

图6-1 功能演示照片/截图

图6-2 运行状态特写

七、总结

本项目展示了AI大模型在嵌入式设备上的创新应用。ESP32作为边缘节点采集语音，云端AI进行语义理解，实现了自然语言交互。这种"端云结合"模式是AIoT的未来方向。

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