【电子设计·AI协作】① 项目手册：五个ESP32实战项目从选型到答辩

【电子设计·AI协作】① 项目手册ESP32Arduino五个实战项目选型指南适用课程电子设计本科 | ESP32 Arduino | 36学时系列索引①项目手册| ②开题报告模板 | ③AI使用规则与日志 | ④方案评审标准 | ⑤代码审查标准 | ⑥脱敏考核设计拿到这本手册你有30分钟浏览、提问、做出选择。选完项目领套件。下课前开发环境必须跑通。这门课要做什么一句话独立完成一个电子系统从原理图到焊接调试全部你自己来。36个学时18次课5个项目方向任选其一。期末你要带着实物上台答辩——能跑、能测、能说清楚每一个设计决策。和以往电子设计课最大的不同这学期我们正式引入AI编程助手。不是禁止你用而是教你怎么用AI来放大自己的思考而不是替代自己的思考。具体规则见第五节。五个项目五个项目使用同一块ESP32开发板 同一套Arduino IDE。区别只在你选的战场。项目 A直流电机驱动器你要做什么用ESP32驱动一台带编码器的直流减速电机实现PWM调速 编码器测速 PID速度闭环控制。系统构成12V电源 → L298N电机驱动 → 直流减速电机带编码器 ↑ ESP32 PWM 脉冲计数 ↑ ACS712电流检测你会学到电机驱动原理、编码器接口、PID控制闭环、功率地与信号地隔离硬件/软件比重50/50 —— 焊电路和写代码各占一半适合你如果喜欢动手焊电路想理解电机怎么转起来的对控制算法有兴趣最大挑战PID调参——震荡、超调、响应慢三个指标互相打架专用件预算≈¥55项目 B环境监测节点你要做什么用ESP32采集温湿度/光照数据驱动OLED本地显示通过内置WiFi上传到云端。系统构成DHT22 ──→ GPIO BH1750 ──→ I²C ──→ ESP32 ──→ 内置WiFi ──→ 云端(MQTT) SSD1306 ──→ I²C ─┘ └──→ OLED本地显示你会学到I²C总线多器件管理、多协议传感器融合、WiFi/MQTT物联网通信硬件/软件比重15/85 —— 硬件一会儿就焊完软件工作量是五个项目里最大的适合你如果喜欢写代码胜过焊电路对物联网和无线通信有兴趣最大挑战WiFi连接稳定性、MQTT协议概念链、三个传感器协议同时跑通专用件预算≈¥28五个项目中最便宜项目 C数控直流稳压电源你要做什么用LM317线性稳压器 MCP4725 DAC做一台0.8V~10V可调直流稳压电源INA219实时监测电压电流OLED旋转编码器做数控交互。系统构成12V适配器 → LM317线性稳压 → 输出端子0.8V~10V可调 ↑ ↓ MCP4725 DAC INA219电压/电流监测 12-bit I²C ↓ ↑ ESP32 I²C ESP32 I²C ↓ SSD1306 OLED EC11编码器你会学到线性稳压原理、DAC控制模拟电路、I²C多器件管理、功耗与热管理、编码器人机交互硬件/软件比重45/55 —— 模电数电编程三合一适合你如果想理解电源是怎么工作的每天用电源但从没见过里面什么样最大挑战DAC怎么控制LM317的ADJ引脚不是直接替换电阻、低压大电流时LM317发热严重需要算功耗专用件预算≈¥62五个项目中最贵含电源适配器项目 DDDS函数信号发生器你要做什么用ESP32 DAC 定时器ISR实现DDS直接数字频率合成输出正弦/方波/三角波/锯齿波TL072运放做输出缓冲OLED旋转编码器调参数。用示波器观察波形质量。系统构成ESP32 ──定时器ISR──→ 8-bit DAC ↑ ↓ 相位累加器 TL072缓冲/放大 波形LUT ↓ BNC输出 → 示波器 SSD1306 OLED EC11编码器调频率/幅度/波形你会学到DDS原理与实现、定时器ISR精准时序、波形生成、运放缓冲、示波器使用硬件/软件比重20/80 —— 焊半小时写一星期代码适合你如果喜欢纯代码挑战对信号产生和算法有兴趣想深入理解定时器和中断最大挑战DDS相位累加器概念抽象、ISR时序严格不能在中断里Serial.print、高频时波形失真专用件预算≈¥42项目 E音频频谱分析仪你要做什么麦克风采集环境声音ESP32 ADC高速采样arduinoFFT库做256点FFTTFT屏幕实时显示频谱柱状图。系统构成麦克风(MAX9814) → TL072抗混叠滤波 → ESP32 ADC ↓ arduinoFFT 256点 ↓ ST7735 TFT频谱显示 ↑ 3个按键模式切换你会学到ADC高速采样、FFT理论与实践、实时DSP编程、双缓冲架构、TFT显示驱动硬件/软件比重20/80 —— 硬件最少软件最硬核适合你如果想玩音频、对FFT和信号处理感兴趣、不怕数学最大挑战ESP32 ADC有已知的非线性问题需要软件修正、arduinoFFT的输入输出格式容易搞错、实时性要求高专用件预算≈¥38五个项目速览A 电机驱动B 物联网C 数控电源D 函数发生器E 音频分析硬件比重50%15%45%20%20%软件比重50%85%55%80%80%焊接量★★★★★★★★代码量~300行~500行~400行~600行~600行烧元件风险低极低低极低极低关键词电机PIDWiFi传感电源测量DDS时序FFTDSP五个项目难度、评分标准一致不存在哪个更容易拿高分。选你真正感兴趣的。怎么选项目问自己三个问题你喜欢焊电路还是写代码偏硬件 → A/C偏软件 → B/D/E你想做能摸到的东西还是能看到的数据实物感 → A/C/D数据/通信 → B/E你最想学什么电机控制/PID → A物联网/WiFi → B模拟电源 → C信号产生 → D信号分析/FFT → E选A如果你喜欢动手、对电机控制好奇、不介意硬件和软件都搞选B如果你偏软、想玩WiFi和传感器、对物联网通信有兴趣选C如果你想做一台真正能用的仪器、对模电数电结合有兴趣选D如果你喜欢算法和信号、想深入理解中断和定时器选E如果你对音频和FFT感兴趣、喜欢挑战实时系统学期时间线D0课前会商 选项目 装环境 点亮LED ↓ 课后7天内交开题报告1页A4 原理图 器件选型 第1次上课D7 开题汇报 原理图审查 第2次上课D10 仿真审查 电源/接口审查 第3次上课D14 ★ Gate 1 方案设计汇报评分—— 可以开始焊接了 第4次上课D17 焊接实训 硬件上电验证 第5次上课D21 GPIO/定时器/中断检查 ADC/传感器检查 第6次上课D24 PWM/控制检查 ★ Gate 2 软件联调与代码审查评分 第7次上课D28 ★ 课堂测验脱敏独立编程 综合调试 第8次上课D31 测试数据审核 设计报告互审 第9次上课D35 ★ 期末答辩与作品展示★ 计分节点AI使用规则AI是你的副驾驶不是你的替身。这堂课提供TeachAgent 电子设计助手课程专用AI助手已针对ESP32/Arduino/五个项目调优同时你也可以使用ChatGPT、Kimi、DeepSeek等通用AI工具。不论用哪个以下规则都适用。核心原则只有一条你可以让AI帮你写代码但你必须能解释你交出来的每一行代码。什么可以 ✓✓ 让AI生成Arduino代码框架然后自己理解和修改✓ 让AI解释你不懂的概念、函数、电路原理✓ 让AI帮你检查原理图有没有明显错误✓ 调试时描述故障现象让AI给出排查方向——但自己先判断AI只做确认✓ 写报告时让AI做写作教练——优化段落结构、指出逻辑跳跃✓ 让AI对你的设计方案做魔鬼代言人式质疑什么不可以 ✗✗ AI生成全部代码 → 直接烧录 → 跑通了但不知道为什么跑通✗ 拍照电路图 → AI直接给分析结论 → 你抄下来当成自己的理解✗ 调试时这个灯不亮怎么办→ AI给答案 → 照做。正确做法先自己描述故障现象和已做的排查步骤再问AI✗ AI代写设计报告的任何段落Gate审查时的AI追问在Gate 1方案设计和Gate 2代码审查时教师会随机追问“这个参数是AI帮你选的还是你自己算的”“如果AI建议的和你自己的想法冲突你听谁的为什么”“指一段代码逐行解释它在做什么。”回答不上来 这一项不得分。不是因为你用了AI而是因为你没理解AI帮你做了什么。课堂测验第7次上课AI完全关闭。90分钟限时独立完成一个迁移性编程任务。测试的是你经过6周AI辅助训练后独立工程能力的净增长。不需要紧张——题目基于你做项目中学到的技能不是新东西。成绩怎么算项目比例说明课堂测验15%第7次上课脱敏独立编程阶段评审 ×225%Gate 1方案设计汇报 Gate 2代码审查设计报告30%期末提交含AI使用日志期末答辩与作品展示30%第9次上课实物演示 AI使用反思陈述没有考试周笔试。你的成绩就是你做出来的作品和你对它的理解。你的套件里有什么公共件每人一份物料数量ESP32 NodeMCU-32S 开发板1MicroUSB 数据线1万用板7×9cm 双面FR-42排针/排母各1条杜邦线公-公/公-母/母-母各20根电阻包100/1k/4.7k/10k/100k各20个电容包100nF/10μF/100μF/470μF各10个LED红/绿各5个 220Ω电阻1套轻触开关4个焊接练习件1套铜柱螺丝M3×10mm4套AMS1117-3.3V 稳压模组备用1专用件按所选项目领项目AL298N电机驱动 ×1、直流减速电机带编码器 ×1、ACS712-5A电流传感器 ×1、12V电源适配器 ×1项目BDHT22温湿度传感器 ×1、BH1750光照传感器 ×1、SSD1306 OLED0.96寸 I²C ×1项目CLM317 TO-220散热片 ×1、MCP4725 DAC模组 ×1、INA219电压电流传感器 ×1、SSD1306 OLED ×1、EC11旋转编码器 ×1、12V电源适配器 ×1、10Ω/5W水泥电阻 ×2项目DTL072运放 DIP-8IC插座 ×1、SSD1306 OLED ×1、EC11旋转编码器 ×1、BNC母座 ×1、9V电池扣电池 ×2、3296W 10kΩ精密电位器 ×1项目EMAX9814麦克风模组 ×1、TL072运放 DIP-8IC插座 ×1、ST7735 TFT显示屏1.8寸 SPI ×1、轻触开关 ×3、3.5mm音频插座 ×1课前会商之后你要做什么7天之内第1次上课前完成以下三件事开题报告1页A4— 你的项目要做什么、关键参数、技术风险。模板见附录A。完整原理图— 可以用KiCad/立创EDA画也可以手绘拍照。必须包含所有元件的型号和参数值。器件选型与参数计算— 每个电阻/电容的值是怎么定的附计算过程。开题报告 原理图 选型计算打包成一个PDF上课前3天发到课程群。第1次上课你要做的是每人3分钟陈述你的设计方案接受教师和同学的追问。附录A开题报告模板1页A4━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 电子设计课 · 开题报告 姓名________ 学号________ 项目编号________ 1. 项目目标2-3句话你要做出一个什么东西 2. 关键性能指标3-5个可测量的指标 例电机转速范围 0-200RPMPID稳态误差 5% 例输出电压范围 0.8-10V纹波 50mVpp 3. 技术路线框图 关键器件选型理由 为什么要选这个芯片/这个拓扑 4. 最大的技术风险1-2个以及你打算怎么应对 5. 器件清单BOM与参数计算 附在原理图页面后 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━附录BAI使用日志模板每次你使用AI辅助设计在项目日志中记录一行日期用了什么工具问了什么一句话AI给了什么我采纳/拒绝了什么为什么09/15Kimi帮我检查这个运放电路的GBW够不够GBW10MHz对于1kHz信号Fmax100kHz裕量不够采纳换TL072GBW3MHzAI的计算逻辑正确我自己验证了公式不需要每行都很长但必须有。期末提交设计报告时AI使用日志作为附录一起提交。完整性计入Gate评分。最后一个建议这个学期你会花很多时间和你的项目在一起。选一个你真正想做的——不是因为看起来简单而是因为做成了你会觉得这东西真酷。版本2026-08-03 | 电子设计课教学团队 | 用于CSDN【电子设计·AI协作】专栏