【电子DIY作品】搓一个会「教字」的 AI 小老师——小安字词宝 + WV01-32S

[bzhou830]

🔥 家人们，有没有发现：孩子一年级、二年级光语文识字表就差不多 1500 个字，靠课本后面死记硬背，今天记住明天忘？很多家长想按艾宾浩斯曲线复习，但手工排表太痛苦，孩子也没兴趣。

这次咱们玩点实用的——用安信可 WV01-32S 模组做一台会说话的「AI 字词宝」小安，再配上一套自研的 hanzi-memory-mcp 工具。孩子直接喊一声「今天学习哪些汉字」，设备就能按课文顺序、每 10 字一单元、艾宾浩斯 1/2/4/7/15 天复习规律，把当天要新学和复习的字全报出来。学完还能反问「秋字什么时候学」。全语音交互，不用盯着手机屏幕，家长省事、孩子爱玩，妥妥的桌面学习搭子～

🚀 先上成品展示！

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整机是一个圆润的语音小盒子，顶部扬声器开孔，内部 PCB 集成 WV01-32S 主控、麦克风、喇叭功放和电源管理。

SolidWorks 装配总图：圆形外壳 + WV01-32S 主板 + 扬声器仓位

PCB 3D 渲染：WV01-32S 模组居中，排针、麦克风、扬声器接口一应俱全

结构爆炸图：上盖（扬声器面）+ 下壳（主板仓）两段式装配

📸 实物展示

设计图再漂亮，也得看实物能不能打。下面是已经打印、装配、通电的实机照片。

实机侧面：预留 Type-C 充电/供电口，开口精度刚好，插拔顺畅。

实机另一侧：MEMS 硅麦收音孔，孔径较小，既能拾音又能防尘。

拆开下壳：WV01-32S 圆形主板、喇叭、电池、硅麦全部塞进了这个小圆盒里，空间利用率很高。

电池特写：HJ 602528 3.7V / 380mAh / 1.406Wh 软包锂电，续航足够孩子日常识字使用。

*裸板调试：安信可 Ai-WV01-32S 模组已经焊好，喇叭引线接出，先裸跑验证语音通路再上壳。*

📋 项目卡片

• 核心大脑：安信可 Ai-WV01-32S 模组（BL616，RISC-V + Wi-Fi 6 + BLE 5.0）
• 交互方式：MEMS 硅麦采集语音 + 8Ω 扬声器播报
• 供电方案：5V Type-C 输入 → LDO 转 3.3V，内置 380mAh 锂电，支持边充边用
• 外壳工艺：SolidWorks 建模 + 3D 打印（PETG/PLA 均可）
• 字库来源：人教版（部编版）一年级、二年级语文识字表
• 记忆算法：艾宾浩斯遗忘曲线，学习后第 1/2/4/7/15 天复习
• AI 平台：小智（xiaozhi.me）智能体，通过 MCP 协议接入本地工具
• 上手难度：★★★☆☆（会画 PCB、会打印、会烧录就行）

🧰 硬件清单

部件名称	具体型号/规格	说明/来源
🧠 主控	Ai-WV01-32S	安信可 Wi-Fi 6 + BLE 5.0 模组，FCC ID: 2ATPO-AIWB2
🎤 麦克风	MEMS 硅麦（MIC+/MIC-）	接 WV01 音频输入
🔊 扬声器	8Ω 1W 小喇叭（SPK+/SPK-）	顶部出声孔
⚡ 电源	AMS1117-3.3 / DC-DC + Type-C	5V 输入降压到 3.3V
🔋 电池	HJ 602528 3.7V 380mAh	软包锂电，续航约 2~3 小时连续播放
🛠️ 外壳	Φ约 60mm 圆盒	SolidWorks 建模，3D 打印
📟 PCB	双层板，1.6mm，圆形	嘉立创白嫖
💻 上位机	hanzi-memory-mcp	FastMCP + SQLite 自研
☁️ AI 后端	小智智能体	通过 MCP 接入点调用本地工具

🍳 硬件设计：原理图与 PCB

主控直接用 WV01-32S，把它的音频、串口、IO 全部拉出来。

原理图：WV01-32S 外围电路，包含麦克风/扬声器接口、UART、BOOT、复位以及 3.3V LDO

关键信号说明：

• SPK+/SPK-：喇叭差分输出，功放由 WV01 内部音频链路驱动；
• MIC+/MIC-：麦克风差分输入，用于语音唤醒和对话；
• TX/RX：调试串口，烧录固件和查看运行日志；
• IO2/IO5/IO11/IO12/IO17：预留 GPIO，可接按键/指示灯；
• DP/DN：USB 差分，Type-C 口用于供电和程序下载；
• LDO 部分：5V 输入降压到 3.3V，给 WV01 和外设供电；电池通过保护板直接接到 5V 母线，实现移动使用。

PCB 布局同样做成圆形，和外壳同形，螺丝孔位对应外壳立柱。

PCB 顶层布线图：圆形板，丝印标出了 IO、MIC、SPK、UART、螺丝孔位置

板子尺寸不大，元件也不多，焊接难度主要集中在 WV01-32S 模组的邮票孔或排针，以及 0402/0603 的阻容。建议先用低温锡膏 + 热风枪吹主控，再手焊大器件。

🎨 结构设计：3D 外壳与装配

外壳用 SolidWorks 画的上下分体式圆盒：

• 上盖：正面开扬声器出声孔阵列，边缘做倒角；
• 下壳：内部有 PCB 卡位、螺丝柱、麦克风/按键预留孔；
• 装配方式：上盖和下壳通过卡扣 + M2 螺丝固定。

另一视角爆炸图：可以清晰看到主板仓深度和定位柱

SolidWorks 装配树：3D_PCB1、外壳零件、配合关系一目了然

建议用 PETG 打印，韧性更好，摔地上不容易裂。如果追求质感，可以像楼主一样简单喷个色🟣，成品立马高级起来。

🔧 组装

1. 焊板子：先把 WV01-32S、LDO、阻容、排针焊好，检查 3.3V 输出；
2. 装麦克风/喇叭：把硅麦和喇叭焊到对应焊盘，注意正负极；
3. 接电池：把 602528 锂电接到电源输入，注意极性和保护板；
4. 装 PCB 进下壳：对准螺丝孔和定位柱，用 M2 螺丝固定；
5. 合上盖：卡扣压紧，螺丝从底部拧紧；
6. 烧录固件：用博流 Bouffalo Lab 烧录工具把 WV01 固件烧进去，复位后连 Wi-Fi 进小智平台。

*组装完成后的内部结构，电池贴在下壳侧壁，主板居中，喇叭正对出声孔。*

💻 核心代码：hanzi-memory-mcp

AI 平台只负责「听」和「说」，真正决定「今天学什么字」的是一个本地 MCP 工具服务——hanzi-memory-mcp。它用 FastMCP 框架 + SQLite 数据库实现，不依赖大模型幻觉，数据精确到人教版教材的每一课。

字库与记忆排期

数据库从人教版一年级、二年级四册《识字表》按课文顺序整理，去重后共 1407 个生字。每 10 个字 为一个学习小单元，共 141 个单元。新学内容平均分配到 30 天（从 2026-07-20 起），每天约 45 个单元、4050 个新字。每个单元在学完后第 1、2、4、7、15 天自动复习，完整周期延伸到 2026-09-02。

# build_database.py（节选）
START_DATE = date(2026, 7, 20)   # 学习计划开始日期
TOTAL_DAYS = 30                  # 新学内容分成 30 天
UNIT_SIZE = 10                   # 每个小单元 10 个字
EBBINGHAUS_INTERVALS = [1, 2, 4, 7, 15]  # 艾宾浩斯复习间隔（天）

MCP 工具注册

hanzi-memory-mcp 对外暴露 4 个工具，小智平台可以直接调用：

# hanzi_mcp.py（节选）
from fastmcp import FastMCP
import hanzi_query

mcp = FastMCP("HanziMemory")

@mcp.tool()
def get_today_words(date_str: str = "") -> dict:
    """今天要熟悉哪些字/词？返回当日新学 + 复习生字。"""
    return hanzi_query.get_daily_words(date_str)

@mcp.tool()
def get_study_plan() -> dict:
    """查看整个学习计划概况。"""
    return hanzi_query.get_plan_overview()

@mcp.tool()
def lookup_char(char: str) -> dict:
    """查询某个生字：出自哪一课、属于第几单元、哪几天学习和复习。"""
    return hanzi_query.lookup_char(char)

@mcp.tool()
def get_unit_detail(unit_id: int) -> dict:
    """查询某个小单元的生字明细及安排。"""
    return hanzi_query.get_unit_detail(unit_id)

if __name__ == "__main__":
    mcp.run(transport="stdio")

与 AI 平台的桥接

hanzi_mcp.py 以 stdio 方式运行，本地再通过 mcp_pipe.py 把它桥接到小智的 WebSocket MCP 接入点（wss://api.xiaozhi.me/mcp/...）。这样云端智能体就能像调用普通工具一样调用本地的字库服务，而数据始终存在本地 SQLite，不上传。

🌐 小智平台接入与配置后台

登录小智智能体后台，在「扩展能力 → 自定义服务 → MCP 接入点」里填入本地桥接出来的 WebSocket 地址，就能看到 get_today_words 等 4 个工具已启用。

小智后台：接入点状态「在线」，已启用 get_today_words、get_study_plan、lookup_char、get_unit_detail

配置好后，孩子对设备说「今天学习哪些汉字」，小智会判断意图并调用 get_today_words()，拿到结果后 TTS 播报；孩子问「秋字什么时候学」，则调用 lookup_char('秋')。

🎬 实测效果

本地启动 MCP 服务器并跑了一遍工具调用测试，结果如下：

• 4 个工具全部正常注册；
• 2026-07-30（第 11 天）：新学 5 个单元 50 字 + 复习 20 个单元 200 字；
• lookup_char('秋')：正确返回「1年级上册·课文1 秋天」、单元 8，以及 2026-07-21 新学、后续 5 次复习日期。

MCP 服务器启动日志与工具调用结果

实际语音体验：孩子放学回家喊一声「今天学习哪些汉字」，设备会先把今天要新学的字读一遍，再提示复习的字。家长不用翻书、不用做表，AI 按艾浩斯曲线自动排好。

🎬 演示视频

点击链接查看：

🚩 踩坑总结

坑1：MCP 服务器不能直接接收中文提问

stdio MCP 服务器只认 JSON-RPC 消息。如果你直接在终端里 python -m hanzi_mcp 然后敲「今天学习哪些汉字」，服务器会报 json_invalid。正确做法是：用 fastmcp.Client 或真实的小智平台去调用工具。

坑2：SQLite 在 \\wsl$ 网络桥上会 database is locked

如果你在 Windows 侧通过 \\wsl$ 读写 WSL 里的 hanzi.db，SQLite 文件锁会异常。正确做法：在 WSL 内部或本地原生目录构建/运行，不要跨 \\wsl$ 直接访问。

坑3：fastmcp 3.4.5 的 Client 写法有讲究

不能直接 Client([python, script])，必须显式构造 StdioTransport(command=..., args=[...], cwd=...) 再传给 Client。

坑4：WV01 音频走线要短

麦克风模拟信号如果线太长容易引入底噪，PCB 上 MIC+/MIC- 尽量短且包地，喇叭线也远离数字高速线。

坑5：3D 打印外壳公差要留够

第一次打印我卡扣做得太紧，合盖时费了老大劲；后来把卡扣间隙放大 0.2mm，装配手感明显变好。建议 PETG 打印，螺丝柱内径也要比螺丝小 0.1mm 左右，保证自攻锁紧。

🔭 升级思路｜玩出更多花样

1. 电子墨水屏版：加一块 1.54/2.13 寸 E-Ink，把当天要学的字显示出来，孩子边看边听边写；
2. 拼音与组词扩展：数据库里再加拼音、例词字段，让孩子不仅识字，还能听读音、造句子；
3. 学习打卡记录：把每天的完成情况写回 SQLite，家长后台看学习时长和正确率；
4. 多用户切换：支持哥哥、妹妹各自的学习计划，按声纹或按键切换；
5. 离线语音唤醒：把「今天学习哪些汉字」做成本地唤醒词，减少云端依赖，响应更快。

💬 最后说两句

小安 最爽的点在于：它不是买了一个智能音箱回家吃灰，而是从「画 PCB」到「写 MCP 工具」再到「孩子真正用起来」全链路可控。每一块板子、每一个生字、每一次复习节奏，都是自己设计的。当孩子突然说出「秋字是 7 月 21 号新学的」时，那种成就感比刷一百个短视频都强。

如果你也在为家里小学生识字发愁，或者想亲手做一个有温度的 AI 小硬件，欢迎参考这个项目。有任何问题评论区留言，一起交流～

[Yaqing-Zheng]

不愧是玛丽哥~

[bzhou830]

好像视频贴不了

[Yaqing-Zheng]

[bzhou830]

ok

[Hi-Thinker]

这个是真的实用啊