一、项目背景与目标

在智能家居与物联网（IoT）快速发展的背景下，语音交互已成为人机交互的主流方式之一。本项目的核心目标是通过ESP32开发板与Siri语音识别的结合，实现用户通过语音指令（如“Hey Siri，读取温度”）获取传感器数据（如温湿度、光照强度等），从而构建一个低成本、高可用的智能语音交互系统。

该项目适用于以下场景：

智能家居控制：通过语音查询室内环境数据并联动设备（如空调、加湿器）。
教育实践：帮助电子爱好者或学生理解物联网、语音识别与硬件编程的融合。
快速原型开发：为产品原型提供语音交互功能，降低开发门槛。

二、硬件准备与连接

1. 核心硬件选型

ESP32开发板：推荐使用ESP32-WROOM-32或NodeMCU-32S，支持Wi-Fi/蓝牙双模通信，内置4MB Flash，适合Arduino IDE开发。
传感器模块：以DHT11温湿度传感器为例，支持3.3V供电，通过单总线协议与ESP32通信。
其他组件：USB-TTL转换器（用于程序烧录）、杜邦线若干、面包板（可选）。

2. 硬件连接

DHT11与ESP32连接：
- VCC → ESP32 3.3V引脚
- GND → ESP32 GND引脚
- DATA → ESP32 GPIO4引脚（需配置为输入模式）
电源配置：ESP32通过USB供电，确保电流稳定（建议使用5V/2A电源适配器）。

3. 开发环境搭建

Arduino IDE配置：
1. 安装Arduino IDE（版本≥1.8.13）。
2. 添加ESP32开发板支持：通过“文件→首选项→附加开发板管理器URL”输入https://raw.githubusercontent.com/espressif/arduino-esp32/gh-pages/package_esp32_index.json。
3. 安装ESP32开发板包：通过“工具→开发板→开发板管理器”搜索“ESP32”并安装。
库安装：
- DHT sensor library（Adafruit官方库）
- ESP32 HTTP Client（用于HTTP请求）

三、软件实现：ESP32端编程

1. 传感器数据采集

使用DHT11库读取温湿度数据，核心代码如下：

#include <DHT.h>
#define DHTPIN 4     // GPIO4连接DHT11 DATA引脚
#define DHTTYPE DHT11
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
void setup() {
  Serial.begin(115200);
  dht.begin();
}
void loop() {
  float temperature = dht.readTemperature();
  float humidity = dht.readHumidity();
  if (!isnan(temperature) && !isnan(humidity)) {
    Serial.print("Temperature: ");
    Serial.print(temperature);
    Serial.print("°C, Humidity: ");
    Serial.print(humidity);
    Serial.println("%");
  } else {
    Serial.println("Failed to read from DHT sensor!");
  }
  delay(2000); // 每2秒读取一次
}

2. 构建HTTP API服务

ESP32需通过Wi-Fi连接到本地网络，并启动一个HTTP服务器，提供传感器数据的JSON接口：

#include <WiFi.h>
#include <WebServer.h>
const char* ssid = "Your_WiFi_SSID";
const char* password = "Your_WiFi_Password";
WebServer server(80);
void handleRoot() {
  float temperature = dht.readTemperature();
  float humidity = dht.readHumidity();
  String json = "{\"temperature\":" + String(temperature) + 
                ",\"humidity\":" + String(humidity) + "}";
  server.send(200, "application/json", json);
}
void setup() {
  Serial.begin(115200);
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println("WiFi connected");
  server.on("/", handleRoot);
  server.begin();
  Serial.println("HTTP server started");
}
void loop() {
  server.handleClient();
}

四、iOS端配置：Siri与Shortcuts集成

1. 创建iOS Shortcut

打开“快捷指令”App，点击“+”创建新指令。
添加“获取URL内容”操作：
- URL输入ESP32的IP地址（如http://192.168.1.100）。
- 方法选择“GET”。
解析JSON数据：
- 添加“从输入获取字典”操作，键为temperature和humidity。
配置Siri语音指令：
- 点击“添加到Siri”，录制语音指令（如“读取温度”）。

2. 测试与调试

ESP32 IP获取：通过路由器管理界面或串口监视器查看ESP32分配的IP。
Shortcuts调试：运行快捷指令，检查是否返回正确的JSON数据。
错误处理：在Shortcuts中添加“如果”条件，处理网络超时或传感器故障。

五、系统优化与扩展

1. 性能优化

降低功耗：ESP32进入深度睡眠模式，通过定时器唤醒采集数据。
数据缓存：使用ESP32的SPIFFS文件系统存储历史数据，减少HTTP请求频率。

2. 功能扩展

多传感器支持：通过I2C接口连接BMP280（气压）、GY-30（光照）等传感器。
语音反馈：通过ESP32的I2S接口连接扬声器，实现本地语音播报（需集成语音合成库）。
云平台集成：将数据上传至AWS IoT或ThingsBoard，实现远程监控。

六、常见问题与解决方案

ESP32无法连接Wi-Fi：
- 检查SSID和密码是否正确。
- 确保路由器未启用MAC地址过滤。
Siri无法触发快捷指令：
- 确认快捷指令已启用“与Siri一起使用”。
- 重新录制语音指令，避免背景噪音。
传感器数据异常：
- 检查DHT11连接是否牢固，更换传感器测试。
- 增加软件滤波（如移动平均算法）。

七、总结与展望

本项目通过ESP32与Siri的协同工作，实现了低成本、高可用的语音交互传感器系统。未来可进一步探索：

边缘计算：在ESP32端运行轻量级AI模型，实现本地语音识别。
多设备联动：通过MQTT协议控制其他智能家居设备。
跨平台支持：扩展至Android的Google Assistant或Bixby。

对于开发者而言，本项目不仅提供了完整的代码与配置指南，更揭示了物联网与语音交互的技术融合路径，为后续复杂项目奠定了基础。

Siri语音识别+ESP32传感器：打造智能语音交互系统