基于ESP32的語(yǔ)音識(shí)別控制AI小夜燈

作者：bojuekf 時(shí)間：2025-04-17 來(lái)源：EEPW

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本文引用地址：http://www.2s4d.com/article/202504/469507.htm

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

使用ESP32-S3N8R8模塊作為主控芯片，S3內(nèi)核增加了用于加速神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算和信號(hào)處理等的指令，這使得我們可以使用它來(lái)快速解析訓(xùn)練好的語(yǔ)音模型進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別的功能。

2 原理解析

本項(xiàng)目由四個(gè)部分組成，電源部分、LED照明部分、主控部分、語(yǔ)音識(shí)別拓展部分，本項(xiàng)目主要是通過(guò)麥克風(fēng)接收語(yǔ)音信號(hào)并進(jìn)行處理，提取人聲進(jìn)行解析比較，當(dāng)聲音符合指令后，進(jìn)行對(duì)應(yīng)的控制操作。

2.1 電源電路

采用TYPE-C-16P 接口作為供電接口，同時(shí)使用對(duì)應(yīng)的USB 數(shù)據(jù)引腳接入S3 對(duì)應(yīng)的USB 引腳處（USBD+IO20)，(USBD-IO19），直接使用USB 作為下載和調(diào)試，無(wú)需轉(zhuǎn)換為串口信號(hào)。在CC1 和CC2 引腳處加入5.1 K下拉電阻，便于不同主機(jī)識(shí)別和配置。

使用AMS1117 作為5 V轉(zhuǎn)3.3 V降壓LDO，ESP32S3在開(kāi)啟無(wú)線射頻或做語(yǔ)音解析運(yùn)算時(shí)，消耗電流較大，再加上有其余外設(shè)電路的存在，在進(jìn)行電源芯片選型時(shí)，因選擇輸出電流至少在600 mA 以上的，AMS1117 輸出電流為1A，能夠滿足。

2.2 LED照明電路

使用四個(gè)RGB 三色燈分布在板的四周，通過(guò)改變RGB三色燈不同顏色的亮度可以獲得不同的顯示效果。這里考慮到紅燈、藍(lán)燈、綠燈在所需電流上不一致，使用不同的電阻分開(kāi)串聯(lián)在對(duì)應(yīng)的支路上，后續(xù)可以通過(guò)調(diào)整阻值來(lái)使亮度達(dá)到統(tǒng)一。同時(shí)將每一個(gè)顏色的燈串在一起，通過(guò)SI2302N溝道m(xù)os管進(jìn)行統(tǒng)一導(dǎo)通和關(guān)閉，也可以通過(guò)PWM 控制導(dǎo)通時(shí)間來(lái)進(jìn)行亮度調(diào)整。

RGB LED*4

2.3 主控部分

使用ESP32S3N8R8模組作為主控芯片，這里需要注意，如果需要進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別，所需的資源庫(kù)是比較大的，建議選擇Flash 和PSRAM在8M以上。注意在帶有OSPI PSRAM（即內(nèi)置芯片為ESP32-S3R8 及以上）的模組中，管腳IO35，IO36，IO37 用于連接至模組內(nèi)部集成的OSPI PSRAM，不可用于其他功能，這里我們需要在對(duì)應(yīng)引腳上打上非連接標(biāo)識(shí)。

在ESP32S3 中，一共有4 個(gè)Strapping 引腳，在進(jìn)行引腳分配時(shí)，盡可能不要去在這些引腳處加入上拉或下拉電阻去改變它的默認(rèn)狀態(tài)。

BOOT&復(fù)位按鍵

表4 Strapping管腳

2.4 語(yǔ)音識(shí)別拓展部分

使用I2S 數(shù)字硅麥克風(fēng)接收語(yǔ)音信號(hào)，在I2S 信號(hào)線處，為了獲得更好的抗干擾效應(yīng)，可以嘗試串聯(lián)小電阻進(jìn)行阻抗匹配。

使用I2S信號(hào)的D類功放芯片進(jìn)行語(yǔ)音輸出，在聲音輸出路徑中，加入磁珠與電容組成LC 濾波電路，降低輸出干擾。外部喇叭使用GH1.25*2P接口進(jìn)行連接。

數(shù)字功放喇叭

ESP32S3帶有兩個(gè)I2S控制器，所有IO都可以經(jīng)過(guò)內(nèi)部矩陣復(fù)用為I2S引腳，大家可以隨意分配。

加入震動(dòng)傳感器，當(dāng)手拍打桌面時(shí)，也能進(jìn)行不同燈光的切換，增加可玩性。震動(dòng)傳感器內(nèi)部為彈簧結(jié)構(gòu)，可以簡(jiǎn)單理解為彈簧按鍵。

3 器件焊接

3.1 物料清單序號(hào)名稱位號(hào)封裝參數(shù)數(shù)量器件編號(hào)：

3.2 焊接輔助工具

焊接時(shí)可以在嘉立創(chuàng)EDA的PCB頁(yè)面里點(diǎn)擊頂部菜單欄的工具選擇焊接輔助工具，會(huì)跳轉(zhuǎn)到交互式BOM頁(yè)面，實(shí)時(shí)交互顯示元器件在PCB 板上對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)位置，可勾選隱藏或顯示已焊接元器件，高效率焊接。