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、國民級嵌入式項(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能耗監(jiān)測儀》

01 項(xiàng)目應(yīng)用場景

• 電器功耗監(jiān)測與管理
• 節(jié)能控制系統(tǒng)
• 電學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)

02 項(xiàng)目功能

本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了基于語音交互的電功率檢測系統(tǒng)。STM32通過ADC通道（PB0/PB1）采集電壓/電流原始數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為實(shí)際值（電壓mV、電流mA）；ESP32-S3接收數(shù)據(jù)后計(jì)算功率（P=U×I），并生成語音反饋。用戶通過生活化指令（如"你費(fèi)電嗎"、"你功率多少"）觸發(fā)系統(tǒng)工作，ESP32統(tǒng)一處理為0x0E查詢幀，無需區(qū)分指令類型。電位器調(diào)節(jié)輸入電壓，ADC采集電路將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了從電學(xué)參數(shù)采集、計(jì)算到語音反饋的完整流程，直觀展示設(shè)備能耗狀態(tài)。

03 項(xiàng)目硬件平臺

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

擴(kuò)展模塊：可直接用我們的資源擴(kuò)展板（擴(kuò)展板上非常多的傳感器執(zhí)行器，包括ADC電流電壓檢測電路等，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)定的高級應(yīng)用。

04 項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵點(diǎn)

1.ADC配置與采集：STM32配置ADC1_IN8/IN9通道，采集12位精度數(shù)據(jù)（0~4095）

2.數(shù)據(jù)換算公式：

- 電壓(mV) = (ADC值/4095) × 3300

- 電流(mA) = ADC值 × 100 × 3300 / 4095

3.雙芯通信協(xié)議：9字節(jié)固定幀格式，支持電流電壓查詢指令(0x0E)

4.功率計(jì)算：ESP32接收mV/mA數(shù)據(jù)后，轉(zhuǎn)換為V/A計(jì)算功率(W)

5.電路原理應(yīng)用：電壓跟隨器實(shí)現(xiàn)阻抗隔離，同相比例放大器（101倍）放大電流信號

05 涉及學(xué)習(xí)技術(shù)點(diǎn)

- ADC數(shù)據(jù)采集與配置

- 模擬信號處理

- 電學(xué)參數(shù)計(jì)算

- 雙芯架構(gòu)任務(wù)分工

- 串口通信協(xié)議設(shè)計(jì)

- 傳感器數(shù)據(jù)處理

- 電路原理應(yīng)用

06 項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)原理

1. 硬件原理

首先打開【華清遠(yuǎn)見_F103&ESP32-S3 AI開發(fā)板資料V1.0\05_硬件圖紙\ 1.F103&ESP32-S3 AI開發(fā)板原理圖V4.3 , 3.FS-MP1資源擴(kuò)展板原理圖V3.3】，根據(jù)資源擴(kuò)展板原理圖查看到電流檢測電路和電壓檢測電路。然后再打開【華清遠(yuǎn)見_F103&ESP32-S3 AI開發(fā)板資料V1.0\04_器件手冊\1.STM32F10xxx參考手冊_V10（中文版）】可以查看ADC通道對應(yīng)的引腳。

擴(kuò)展板原理圖

原理圖：

通過參考手冊分析，PB0和PB1使用的是ADC1_IN8和ADC1_IN9通道：

上圖可以看出電流檢測引腳使用的是PB0，電流檢測引腳使用的是PB1，上圖可以看出PB0和PB1使用的是ADC1_IN8和ADC1_IN9通道，引腳定義如下表：

關(guān)于電壓采集：

U12BLMV358是一個(gè)電壓跟隨器，主要功能是實(shí)現(xiàn)前后級的阻抗隔離，當(dāng)電位器改變時(shí)，ANA1的電壓發(fā)生改變。此時(shí)通過串口將數(shù)據(jù)打印出來。

關(guān)于電流采集：

U12ALMV358是一個(gè)同相比例放大器，主要功能是將小的電壓信號按照固定倍數(shù)進(jìn)行放大，可以根據(jù)公式算出放大倍數(shù) Af=R49/R50+1,放大倍數(shù)根據(jù)原理圖得知101倍。

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

ADC采集與換算：STM32 配置 ADC 通道（如 PA0 采集電壓、PA1 采集電流），將 12 位 ADC 原始值（0~4095）按公式換算：

電壓（mV）= (ADC 值 / 4095)×3300；

電流（mA）= ADC 值 x 100 x 3300 / 4095；

指令統(tǒng)一處理：ESP32 識別 A~D 指令（如 “你費(fèi)電嗎”“你功率多少”），均統(tǒng)一下發(fā) 0x0E 查詢幀，無需區(qū)分指令類型；

功率運(yùn)算與反饋：ESP32 接收電流 / 電壓數(shù)據(jù)后，按 P=U×I（單位換算：mV→V，mA→A）計(jì)算功率，生成差異化語音反饋。

07 項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)步驟

完整的實(shí)驗(yàn)步驟目錄如下圖。

后臺私信（備注：AI能耗監(jiān)測儀），免費(fèi)領(lǐng)取項(xiàng)目完整文檔、源碼。

08 硬件平臺詳細(xì)介紹

《AI能耗監(jiān)測儀》項(xiàng)目硬件平臺是華清遠(yuǎn)見STM32F103&ESP32-S3 AIoT開發(fā)板。

開發(fā)板簡介

F103&ESP32-S3 AI 開發(fā)板是華清遠(yuǎn)見針對嵌入式與 AI 開發(fā)市場需求，打造的高性能、低成本AIoT實(shí)戰(zhàn)平臺。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_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)勢顯著。STM32 擅長精準(zhǔn)控制，是工業(yè)與教育首選；ESP32 及升級版 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)競爭力，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)、競賽項(xiàng)目、個(gè)人學(xué)習(xí)及項(xiàng)目開發(fā)。

后臺備注“AIoT開發(fā)板”，免費(fèi)領(lǐng)取開發(fā)板教程/源碼。