基于ESP32的語音識別控制AI小夜燈
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1 項目簡介
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)計算和信號處理等的指令，這使得我們可以使用它來快速解析訓(xùn)練好的語音模型進(jìn)行語音識別的功能。
2 原理解析
本項目由四個部分組成，電源部分、LED照明部分、主控部分、語音識別拓展部分，本項目主要是通過麥克風(fēng)接收語音信號并進(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，同時使用對應(yīng)的USB 數(shù)據(jù)引腳接入S3 對應(yīng)的USB 引腳處（USBD+IO20)，(USBD-IO19），直接使用USB 作為下載和調(diào)試，無需轉(zhuǎn)換為串口信號。在CC1 和CC2 引腳處加入5.1 K下拉電阻，便于不同主機(jī)識別和配置。
使用AMS1117 作為5 V轉(zhuǎn)3.3 V降壓LDO，ESP32S3在開啟無線射頻或做語音解析運算時，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，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RGB 三色燈分布在板的四周，通過改變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串聯(lián)在對應(yīng)的支路上，后續(xù)可以通過調(diào)整阻值來使亮度達(dá)到統(tǒng)一。同時將每一個顏色的燈串在一起，通過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PWM 控制導(dǎo)通時間來進(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)行語音識別，所需的資源庫是比較大的，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，這里我們需要在對應(yīng)引腳上打上非連接標(biāo)識。
在ESP32S3 中，一共有4 個Strapping 引腳，在進(jìn)行引腳分配時，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 語音識別拓展部分
使用I2S 數(shù)字硅麥克風(fēng)接收語音信號，在I2S 信號線處，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信號的D類功放芯片進(jìn)行語音輸出，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I2S控制器，所有IO都可以經(jīng)過內(nèi)部矩陣復(fù)用為I2S引腳，大家可以隨意分配。
加入震動傳感器，當(dāng)手拍打桌面時，也能進(jìn)行不同燈光的切換，增加可玩性。震動傳感器內(nèi)部為彈簧結(jié)構(gòu)，可以簡單理解為彈簧按鍵。
3 器件焊接
3.1 物料清單序號名稱位號封裝參數(shù)數(shù)量器件編號：
3.2 焊接輔助工具
焊接時可以在嘉立創(chuàng)EDA的PCB頁面里點擊頂部菜單欄的工具選擇焊接輔助工具，會跳轉(zhuǎn)到交互式BOM頁面，實時交互顯示元器件在PCB 板上對應(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。
4 實物演示
4.1 3D渲染圖
4.2 實物成品
4.3 軟件資料鏈接：樂鑫語音藤球燈
（本文來源于《EEPW》202504）
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