五行大宝剑_沙发下的土豆

⚔️ Zeta Transformer — 五行大宝剑（更新中）

> 嘉立创星火计划参赛作品
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> 一把会说、会听、会感知的智能光剑——融合语音AI、NFC五行元素、激光测距与 150 颗 RGB 灯珠的动态光效艺术装置。

一、项目简介

Zeta Transformer（灵剑） 是一款基于 ESP32-S3 的智能光剑装置，将传统"剑"的意象与物联网、AI 语音对话、传感器交互深度融合。剑身由 2 面 × 37+2面48层层共 150 颗 WS2812 可寻址 RGB LED 构成，通过语音指令、NFC 卡片、激光测距等多种方式触发华丽的动态光效招式，并内置"剑灵"AI 语音助手实现自然对话交互。

核心体验：手持灵剑，念出千字文剑诀（如"天地玄黄"），剑身即刻亮起对应光效招式；刷 NFC 五行卡片可切换剑诀属性；靠近物体触发激光测距彩蛋特效；随时可与内置的"小智"剑灵进行语音对话。

二、功能特性

2.1 🎤 语音剑诀控制

支持 百度 ASR 语音识别，玩家按住按钮说出千字文剑诀，剑身自动播放对应光效动画：

编号	剑诀	拼音	招式	时长
0	天地玄黄	tian di xuan huang	彩虹平移	3.7s
1	宇宙洪荒	yu zhou hong huang	蛇形粒子	7.2s
2	日月盈昃	ri yue ying ze	警灯爆闪	7.0s
3	辰宿列张	chen xiu lie zhang	汇聚爆发	6.6s
4	寒来暑往	han lai shu wang	下雨堆积	7.5s
5	秋收冬藏	qiu shou dong cang	合撞击	7.0s

特殊语音指令：

"召唤剑灵"：唤醒小智 AI 对话模式
"剑识万物"：开启激光测距交互模式

2.2 🎴 NFC 五行卡片

集成 RC522 NFC 读卡器，刷卡自动识别五行元素（金木水火土），触发对应剑诀招式并在 LCD 屏幕显示元素图标。

根据卡片 UID 查表匹配五行属性
界面实时显示当前卡片元素（最多 5 种元素组合）
自动播放对应编号光效招式

2.3 🤖 "小智"剑灵 AI 对话

集成 小智（Xiaozhi）AI 聊天 模块，支持：

实时语音对话（聆听/说话状态切换）
OPUS 音频编解码
对话状态可视化（LCD 显示聆听/说话动画）
支持 WiFi 和 4G 双网络自动切换

2.4 📡 激光测距交互

搭载 VL53L0X ToF 激光测距传感器，可实现：

实时距离检测（0~650mm）
手掌靠近时触发"能量充能"特效
距离对应剑身亮度层级（37 层逐层点亮）
持续靠近触发粒子爆发彩虹特效

2.5 🌀 六轴姿态感知

集成 MPU6050 六轴陀螺仪，实时感知剑体姿态变化，为后续挥剑动作识别和体感交互奠定基础。

2.6 🌐 双模网络通信

WiFi 配网：支持 SmartConfig/AirKiss 一键配网
4G 独立通信：搭载嘉立创 ML307C 4G 模组，断网环境下亦可使用
双网自动切换：WiFi 优先，可手动切换至 4G
LCD 触摸设置界面自由切换网络模式

2.7 🖥️ LCD 触摸交互

配备 ST7789全彩LCD屏 + 电容触摸，基于 LVGL v9 图形框架：

五行元素图标显示
网络/WiFi/4G 状态栏
设置界面（WiFi开关、4G开关、MSC模式切换）
系统状态实时反馈

2.8 💾 SD 卡存储

音频文件存储与播放
USB MSC 模式：连接电脑即可作为 U 盘读写 SD 卡内容

三、硬件架构

┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│                   Zeta Transformer                    │
│                   硬件系统框图                         │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                       │
│   ┌──────────┐   ┌──────────┐   ┌──────────┐        │
│   │ ST7789   │   │ 电容触摸  │   │ SD卡槽   │        │
│   │ 240x280  │   │ CST816S  │   │ (SPI)    │        │
│   │ LCD彩屏  │   │          │   │          │        │
│   └────┬─────┘   └────┬─────┘   └────┬─────┘        │
│        │SPI           │I2C            │SPI/SDIO      │
│        │              │               │               │
│   ┌────┴──────────────┴───────────────┴────┐         │
│   │            ESP32-S3                     │         │
│   │         (主控 MCU)                      │         │
│   └─┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬────┘         │
│     │   │   │   │   │   │   │   │   │                │
│     │   │   │   │   │   │   │   │   └── ML307C (4G) │
│     │   │   │   │   │   │   │   └── WiFi 天线        │
│     │   │   │   │   │   │   └── I2S 麦克风           │
│     │   │   │   │   │   └── I2S 功放/喇叭            │
│     │   │   │   │   └── MPU6050 (六轴陀螺仪)         │
│     │   │   │   └── VL53L0X (激光测距)               │
│     │   │   └── RC522 (NFC读卡器)                    │
│     │   └── WS2812 x148 (剑身4面×37层)               │
│     └── GPIO按键 (语音触发)                          │
│                                                       │
└─────────────────────────────────────────────────────┘

物料清单

序号	物料名称	型号/规格	用途
1	主控芯片	ESP32-S3	系统控制核心
2	LCD屏幕	ST7789 240×280	UI显示
3	触摸芯片	CST816S	电容触摸交互
4	LED灯珠	WS2812B ×148	剑身光效（4面×37层）
5	NFC读卡器	RC522 13.56MHz	五行卡片识别
6	六轴传感器	MPU6050	姿态检测
7	激光测距	VL53L0X ToF	距离感知交互
8	4G通信模组	ML307C	蜂窝网络通信
9	电源管理	锂电池 + Power Mgr	充放电管理
10	音频编解码	I2S MEMS麦克风 + 功放	语音输入输出
11	SD卡槽	Micro SD SPI/SDIO	存储扩展
12	按键	GPIO 按键	语音触发按钮
13	NFC卡片	五行属性卡片 ×5	刷卡通证

四、软件架构

Zeta Transformer 固件架构
───────────────────────────────────────────
                    │
              main.c (应用入口)
                    │
   ┌────┬────┬──────┼──────┬────┬────┬────┐
   │    │    │      │      │    │    │    │
   ▼    ▼    ▼      ▼      ▼    ▼    ▼    ▼
┌────┐┌────┐┌────┐┌────┐┌────┐┌────┐┌────┐┌────┐
│语音││GUI ││灯效││NFC ││姿态││测距││网络││存储│
│ASR ││LVGL││WS28││RC52││MPU ││VL53││WiFi││SD  │
│百度││v9  ││12B ││2   ││6050││L0X ││+4G ││卡  │
└────┘└────┘└────┘└────┘└────┘└────┘└────┘└────┘
   │    │    │      │      │    │    │    │
   ▼    ▼    ▼      ▼      ▼    ▼    ▼    ▼
┌─────────────────────────────────────────────┐
│          ESP-IDF v5.x 底层驱动框架           │
│  FreeRTOS | SPI | I2C | I2S | RMT | GPIO   │
└─────────────────────────────────────────────┘

核心组件

组件	目录	说明
baidu_asr	`components/baidu_asr/`	百度语音识别，录音+识别一体化
Xiaozhi_Y	`components/Xiaozhi_Y/`	小智AI对话，WS通信+OPUS编解码
W2812_Y	`components/W2812_Y/`	148颗LED光效引擎，6种动态招式
NFC_Attr	`components/NFC_Attr/`	NFC元素查表映射（金木水火土）
RC522_Y	`components/RC522_Y/`	RC522读卡器底层驱动
MPU6050_Y	`components/MPU6050_Y/`	六轴传感器驱动+姿态解算
VL53L0X	`components/VL53L0X/`	ToF激光测距驱动
LCD_ST7789	`components/LCD_ST7789/`	LCD显示驱动
Touch_Y	`components/Touch_Y/`	电容触摸驱动
LVGL_PORT	`components/LVGL_PORT/`	LVGL端口适配层
GUI	`components/GUI/`	界面资源（guider生成+自定义）
WiFi_Provision	`components/WiFi_Provision/`	WiFi配网管理
ML307C	`components/ML307C/`	ML307C 4G模组驱动
SDIO_SD_card	`components/SDIO_SD_card/`	SD卡驱动+文件系统
Power_Mgr	`components/Power_Mgr/`	电源管理（按键开关机）
Button_Y	`components/Button_Y/`	按键引脚事件处理
System	`components/System/`	系统设置NVS存储
Emote_Manager	`components/Emote_Manager/`	表情动画管理
I2S_PORT	`components/I2S_PORT/`	I2S音频接口封装
fonts_mini	`components/fonts_mini/`	迷你中文字体

开发环境

开发框架：ESP-IDF v5.x
编译工具：CMake + GCC (xtensa-esp32s3-elf)
图形库：LVGL v9
依赖管理：ESP Component Registry
目标芯片：ESP32-S3

五、交互流程

5.1 语音剑诀触发流程

玩家按住按键 → 短按震动反馈 → 说"天地玄黄"
    ↓
百度ASR云端识别 → 返回文字 → 本地匹配剑诀表
    ↓
匹配成功 → W2812播放对应招式动画（3.7~7.5s）
    ↓
动画结束 → 灭灯 → 回到待机

5.2 NFC刷卡流程

刷卡 → RC522读取UID
    ↓
nfc_attr_lookup查表 → 获取五行元素掩码
    ↓
LCD显示元素图标 + 名称
    ↓
自动触发对应编号光效招式
    ↓
动画结束 → 保持显示元素信息

5.3 激光测距交互流程

说"剑识万物" → 启动VL53L0X轮询任务
    ↓
实时测距 0~650mm → 距离映射37层剑身
    ↓
手掌靠近 (&lt;150mm) → 充能计数累积
    ↓
持续靠近 &gt;40帧 → 粒子爆发彩虹特效
    ↓
5秒超时自动退出

5.4 "召唤剑灵"对话流程

说"召唤剑灵" → 唤醒小智AI
    ↓
WS连接小智服务器 → 进入聆听状态
    ↓
用户说话 → OPUS编码上传 → AI回复 → OPUS解码播报
    ↓
LCD实时显示聆听/说话动画
    ↓
对话结束 → 回到待机

六、创新亮点

🎨 1. 多感官融合交互

将语音、触觉（NFC刷卡）、空间感知（激光测距、陀螺仪）三种交互方式融为一体，创造沉浸式"御剑"体验。

🔮 2. 东方文化IP化设计

以千字文中的六句作为剑诀，配合金木水火土五行元素体系，将传统文化与现代科技深度融合，打造具有文化底蕴的智能硬件产品。

🌈 3. 4面×37层精密光效引擎

148颗LED独立可寻址控制，支持 6 种复杂光效招式（彩虹平移、蛇形粒子、警灯爆闪、汇聚爆发、下雨堆积、合撞击），每招式包含多阶段动画编排，总帧数最高150帧。

🤖 4. 离线+在线双AI架构

百度ASR提供准确的在线语音识别
小智AI提供自然的语音对话能力
WiFi/4G双网络确保随时随地可用

♻️ 5. 软件全链路自研开源

从底层驱动到上层应用全部自主开发，代码结构清晰模块化，基于 ESP-IDF 标准组件架构，便于社区二次开发和学习。

七、开源地址

项目仓库：Gitee - Zeta Transformer
3D外壳：MakerWorld - 五行大宝剑
开发文档：见 docs/ 目录
- docs/moves_guide.md — 光剑招式系统完整文档
- docs/volume_control_usage.md — 音量控制使用指南
- docs/RC522_CHIP_TEST_GUIDE.md — RC522芯片测试指南
- docs/emote_assets.md — 表情动画资源说明