一、项目描述

随着物联网技术的飞速发展，智能家居设备逐渐融入人们的日常生活，语音交互作为一种自然、便捷的人机交互方式，在智能照明领域得到了广泛应用。 M-design 创意设计竞赛包含五大方向，其中方向一智能家居中包含有智能照明类别，本项目是基于ESP32S3语音识别的智能控制照明系统，使用者通过解放双手，仅需通过简单的语音指令即可实现对LED灯的开关控制功能，另外系统配有光敏传感器，通过感知环境光的强度来实现智能照明，极大地提升了用户体验。

二、设计思路

系统使用的微处理器ESP32S3，搭载双核32位Xtensa LX7处理器，主频达240MHz，集成Wi-Fi/蓝牙双模模块，其最大优势在于内置8MB PSRAM和8MB Flash，可满足复杂语音处理任务的内存需求。音频输入推荐使用I2S接口外接MEMS麦克风阵列（如INMP441），采样率建议设置为16kHz以平衡精度与计算负载。

光敏传感器也是该项目重要元件之一，它是一种对外界光信号或光辐射具有响应或转换功能的敏感装置，属于传感器中的光敏元件类别。内部原理是感光元件：CdS 硫化镉光敏电阻 LDR，光照越强→阻值越小；无光→阻值 MΩ 级。分压电路：光敏电阻 + 固定电阻分压AO输出分压电压。

另外系统使用硬件还包括光敏传感器、数字麦克风、功放模块及喇叭、LED灯，另外配有面包板及若干跳线。软件使用乐鑫的IDF进行设计开发及调试，使用乐鑫的esp-sr进行语音识别，根据配置的命令词来完成LED灯的开关控制，同时更加环境光的强弱，也能自动的进行灯的开和关。

下面是整个系统的连接示意图，包含管脚数字

三、软件部分

下面是项目的软件流程图。系统初始化后，监测麦克风，如果有识别到对应命令词，则执行对应的开关灯动作。同时光敏传感器也可以控制灯的开关操作。

下面列举部分重要的代码进行简单介绍。首先是初始化I2S端口，然后进行语音模型的读取及命令词的设置，这里设置了三个命令，分别对应开灯、关灯、拜拜。

    // 如果成功加载了multinet模型，添加自定义唤醒词
    if (model_data)
    {
        // 初始化命令系统
        esp_mn_commands_alloc(multinet, model_data);

        // 清除现有命令并添加自定义唤醒词（使用拼音+空格的方式）
        esp_mn_commands_clear();
        esp_mn_commands_add(1, "kai deng");
        esp_mn_commands_add(2, "guan deng");
        esp_mn_commands_add(3, "bai bai");
        esp_mn_commands_update();

        // 打印添加的唤醒词
        esp_mn_active_commands_print();
    }

以下是语音控制逻辑，用户通过语音控制LED灯的开关，当用户说开灯后，自动控制打开LED，反之当用户说关灯后，系统自动完成关灯动作。

esp_mn_results_t *mn_result = multinet->get_results(model_data);
if (mn_result != NULL && mn_result->num > 0)
{
    int command_id = mn_result->phrase_id[0];
    printf("检测到拼音唤醒词 ID: %d\n", command_id);

    if (command_id == 0)
    {
        printf("执行命令: 0\n");
        led_turn_on();
        size_t bytes_written = 0;
        i2s_write(I2S_OUT_PORT, (uint8_t*)dao, dao_len, &bytes_written, portMAX_DELAY);   
    }
    else if (command_id == 1)
    {
        printf("执行命令:1\n");
        led_turn_off();
        size_t bytes_written = 0;
        i2s_write(I2S_OUT_PORT, (uint8_t*)dao, dao_len, &bytes_written, portMAX_DELAY);

        // 在这里添加您的处理逻辑 15010815122
    }
    else if (command_id == 2)
    {
        printf("执行命令:2\n");
        // 在这里添加您的处理逻辑
    }
}

下面是光敏传感器执行部分代码，通过接收到的光的强弱来控制灯光的打开和关闭。

    gpio_config_t config = {
        .pin_bit_mask = 1ULL << LIGHT_SENSOR_PIN,
        .mode = GPIO_MODE_INPUT,
        .pull_up_en = GPIO_PULLUP_DISABLE,
        .pull_down_en = GPIO_PULLDOWN_DISABLE,
        .intr_type = GPIO_INTR_DISABLE,
    };
    gpio_config(&config);

    while (1)
    {
         // 直接读取引脚电平：0 或 1
        int level = gpio_get_level(LIGHT_SENSOR_PIN);
        if (level == 0) {
            ESP_LOGI(TAG, "电平：%d → 低电平(无遮挡)", level);
            led_turn_off(); 
        } else {
            led_turn_on();
            ESP_LOGI(TAG, "电平：%d → 高电平(有遮挡)", level);
        }
        vTaskDelay(5000 / portTICK_PERIOD_MS);
    }

四、系统展示

下图为实物展示图。左侧是喇叭接在一个功放模块，左上对应的是数字麦克风，用于接收语音指令，左下部分是一个发光二极管，中间的MCU是整个系统的核心ESP32-S3，最右侧的面包板上面接入的是光敏传感器。当系统接收到开灯的语音指令或者光敏电阻感受到光线较弱的时候，发光二极管会亮起，反之灯灭。

五、心得体会

通过本次活动，加深了对乐鑫IDF的使用，了解了语音的输入和输出的编程，为后期应用到实际项目中积累了宝贵的经验。不足之处就是现在系统的语音控制和传感器控制是相互独立，会相互影响，后续要加强两者的联合控制，似的项目更好的应用于实际生活中。