🎓 嵌入式与人工智能

课程大纲(开场Demo版)| 2026春季学期

授课教师:李茂奎老师 | 修订日期:2026-04-10

项目驱动 开场Demo驱动 17周

💡 课程设计理念

问题诊断

原基础课模式:先讲原理(寄存器/架构/协议)→ 学生感受:"这跟AI有什么关系?"

改进方案:每节基础课以"开场Demo"激发兴趣,让学生带着问题来听课

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│                 每节基础课 90 分钟结构                        │
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│  开场Demo (10min)  →  原理讲解 (40min)  →  实验操作 (40min)  │
│  "这东西能做什么?"     "我来教你怎么做到"      "你们来试试"    │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

开场Demo的核心原则:

📘 第一阶段:基础入门(第1-3周)
第1周:课程导入与单片机基础 3月7日(周五)10:00-12:00

🎬 开场Demo:智能设备秀

内容:播放视频:智能音箱对话/波士顿动力机器人/小米智能家居

物料:投影仪 + 音箱

引导语:"这学期结束,你们也能做出类似的项目"

环节时长内容
开场Demo10min展示智能设备(智能音箱对话/机器人视频)
课程介绍15min教学安排、考核方式、团队分组
原理讲解35min单片机发展历程、四次工业革命
实验操作30min开发环境搭建(Arduino IDE)

本周引出的问题:

第2周:ESP32硬件平台 3月11日(周二)14:00-16:00 | 3月14日(周五)10:00-12:00

🎬 开场Demo:ESP32音乐灯光秀

内容:现场演示:ESP32-S3播放《生日快乐》,LED随音乐节拍闪烁

物料:ESP32-S3开发板、LED灯、功放

引导语:"这个小芯片能听音乐、能控制灯光——这就是我们今天要学的"

本周引出的问题:

Part 1 重点:ESP32芯片架构与特点、GPIO原理

Part 2 重点:GPIO操作、实验:GPIO控制LED

第3周:Arduino基础语法与编程 3月21日(周五)10:00-12:00

🎬 开场Demo:循迹小车秀

内容:播放视频:Arduino循迹小车自动走迷宫

物料:投影仪

引导语:"这辆车是怎么看到黑线的?今天学完语法,你们也能做"

本周引出的问题:

重点内容:setup()loop()、变量、条件判断、循环、实验:SOS求救信号灯

📗 第二阶段:核心技术(第4-9周)
第4周:通信接口(一)- UART与I2C 3月25日(周二)14:00-16:00 | 3月28日(周五)10:00-12:00

🎬 开场Demo:传感器上云

内容:现场演示:DHT11温湿度传感器 → ESP32 → 手机APP显示

物料:ESP32、DHT11模块、数据线

引导语:"传感器数据怎么传到手机的?学完今天的内容,你们也能做"

本周引出的问题:

Part 1 重点:UART串口原理、Serial.begin()

Part 2 重点:I2C协议、Wire库、DHT11传感器、实验:I2C传感器数据采集

第5周:通信接口(二)- SPI与WiFi 4月4日(周五)10:00-12:00

🎬 开场Demo:手机遥控灯

内容:现场演示:手机APP发送指令 → ESP32开/关灯

物料:ESP32、LED、手机(热点)

引导语:"怎么用手机控制设备?今天学完WiFi,你们也能做"

本周引出的问题:

重点内容:SPI协议、WiFi连接原理、WiFi库、实验:WiFi连接与数据传输

第6周:语音处理基础 4月8日(周二)14:00-16:00 | 4月11日(周五)10:00-12:00

🎬 开场Demo:语音控制灯 🌟核心Demo

内容:现场演示:老师喊"开灯" → ESP32的LED亮;喊"关灯" → LED灭

物料:ESP32-S3、MAX9814麦克风模块、LED

引导语:"这是你们这学期要学的核心技能——让设备能听懂你的话"

本周引出的问题:

Part 1 重点:音频信号采集、I2S协议、麦克风模块

Part 2 重点:语音唤醒原理、Edge Impulse、实验:语音唤醒功能实现

第7周:图像处理基础 4月18日(周五)10:00-12:00

🎬 开场Demo:AI摄像头

内容:现场演示:ESP32-CAM连接显示器,实时显示画面并框出人脸

物料:ESP32-CAM、显示器、数据线

引导语:"让摄像头看到人、认出人——这就是今天要学的内容"

本周引出的问题:

重点内容:OV2640摄像头模块、I2C接口配置、图像格式、实验:ESP32-CAM图像采集

第8周:人工智能应用(一)- 图像分类 4月22日(周二)14:00-16:00 | 4月24日(周五)10:00-12:00

🎬 开场Demo:手写数字识别

内容:现场演示:在纸上写数字 → ESP32摄像头拍摄 → 显示识别结果

物料:ESP32-CAM、纸笔

引导语:"让机器'看懂'图像——这就是CNN的作用"

本周引出的问题:

Part 1 重点:CNN原理、LeNet-5结构、模型训练流程

Part 2 重点:TFLite Micro、ESP-NN优化、模型量化、实验:图像分类模型部署

第9周:人工智能应用(二)- 人脸识别与综合 5月6日(周二)14:00-16:00 | 5月9日(周五)10:00-12:00

🎬 开场Demo:AI人脸门锁 🌟综合Demo

内容:现场演示:老师走到摄像头前 → 屏幕显示"Welcome" → 继电器吸合(模拟开门)

物料:ESP32-CAM、显示屏、继电器模块

引导语:"这就是你们未来的项目方向——把所有的技术整合起来"

本周引出的问题:

Part 1 重点:人脸检测vs识别、Haar级联、MTCNN、ESP-EYE

Part 2 重点:MQTT协议、Pub/Sub模型、实验:人脸识别门禁系统

🎯 里程碑:4月24日 - 项目方案截止

🚀 第三阶段:项目实践(第10-17周)

📋 项目案例展示(每周项目课固定环节)

每周项目课展示3个优秀嵌入式AI项目案例,激发学生灵感,明确项目方向

周次案例名称技术亮点
第10周智能宿舍门锁人脸识别 + RFID + 远程报警
第11周智能语音助手离线语音控制 + OLED显示
第12周跌倒检测系统姿态识别 + GPS + 短信报警
第13周智能温室大棚多传感器 + 自动灌溉 + 云监控
第14周手语翻译手套姿态传感器 + BLE + 手机APP
第15周智能导盲杖超声波测距 + 振动提醒 + GPS
第16周优秀项目展示往届学生作品 + 经验分享

📅 项目时间节点

时间里程碑内容
3月20日组队完成3人一组,自由组合
4月24日方案截止技术方案 + 进度规划
5月22日中期汇报进度 + 问题 + 方案
6月19日材料提交论文 + PPT + 代码 + 视频
6月27日课程答辩专家团评审

🎬 开场Demo准备清单

周次Demo名称所需物料准备时间
第1周智能设备视频投影仪 + 音箱5min
第2周ESP32音乐灯光秀ESP32-S3、LED、功放10min
第3周循迹小车视频投影仪5min
第4周传感器上云ESP32、DHT11、手机15min
第5周手机遥控灯ESP32、LED、手机热点15min
第6周语音控制灯 🌟ESP32-S3、MAX9814、LED20min
第7周AI摄像头ESP32-CAM、显示屏15min
第8周手写数字识别ESP32-CAM、纸笔15min
第9周AI人脸门锁 🌟ESP32-CAM、显示屏、继电器20min

💡 建议:每周提前一天准备好Demo物料,确保上课当天演示顺利

📚 每周课件结构要求

每节基础课课件必须包含以下模块:

课件风格要求

  • 封面:深色背景 + 课程Logo + 周次
  • 开场Demo:左侧大图/视频框 + 右侧引导语
  • 原理页:手绘白板风格(延续老板风格)
  • 代码页:深色背景 + 等宽字体
  • 图注:每张图必须有说明文字