<h1>小智AI对话机器人</h1> <h2>项目介绍</h2> <p><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/d3c57566aea24a3c96ac16e623d95e81.png" alt="小智AI对话机器人.png"></p> <p>​ 小智AI对话机器人是一款基于 SF32LB52 芯片与立创开源蓝牙模组打造的简易 AI 对话机器人，支持 AI 实时语音交互。它整合云端知识与自然语言理解能力，能够即时回答“问天气？问时间？”等日常问题，并通过语音识别与情绪感知理解用户情绪，提供贴心的回复与互动，既能解答疑难，又能分享你的快乐。主要功能：</p> <ul> <li>实时语音对话：麦克风采集、语音识别、AI 生成语音回复</li> <li>情绪感知：基于语音特征判断情绪并调整回应语气</li> <li>多领域问答：覆盖天气、时间、健康、生活小常识等</li> <li>蓝牙连接：基于立创开源蓝牙模组，支持与手机/平板/物联网设备联动</li> <li>易于扩展：模块化硬件与开放接口，便于二次开发与集成</li> </ul> <h2>硬件设计</h2> <h3>主控部分</h3> <p><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/28057ef083334331a7cf7f9dd8d79149.png" alt="SF32LB52主控.png"></p> <p>​ 本设计采用立创·开源 SF32LB52 蓝牙低功耗模组作为主控与无线连接单元。该模组内核 240 MHz，集成 8 MB PSRAM 与 16 MB Flash，支持 BLE / BT 双模功能及 BT PAN（可做手机上网透传），并带有片内电源管理与外设接口，适用于电池供电场景。引脚与外设连接：</p> <ul> <li>模组电源与地： <ul> <li>VSYS ← 电池（经必要保护与滤波后）</li> <li>GND ← 电池负极及系统地</li> </ul></li> <li>显示屏（1.69" TFT）： <ul> <li>GND → 屏幕 GND</li> <li>VDD33_VOUT2 → 屏幕 VCC</li> <li>PA04 → D0 (SCL / 时钟)</li> <li>PA05 → D1 (SDA / 数据)</li> <li>PA00 → RES (复位)</li> <li>PA06 → D/C (数据/命令选择)</li> <li>PA03 → CS (片选)</li> <li>PA42 → BLK (背光控制，高电平背光亮)</li> </ul></li> <li>功放（如 LM4871N）与扬声器： <ul> <li>GND → 功放 GND</li> <li>VSYS（电池电压）→ 功放 VDD（功放应能接受该电压或使用 LDO）</li> <li>AU_DACIP_OUT → 功放 IN+（音频正相）</li> <li>AU_DACIN_OUT → 功放 IN-（音频负相）</li> <li>PA26 → Shutdown（高电平使能或低电平使能，按功放规格连接）</li> </ul></li> <li>麦克风： <ul> <li>GND → 麦克风地</li> <li>MIC_BIAS 上拉 (+) 与 MIC_ADC_IN 直接连接为麦克风偏置与信号输入</li> </ul></li> <li>按键： <ul> <li>PA39 → 用户自定义按键（低电平按下）</li> <li>PA34 → 唤醒按键（高电平按下）</li> </ul></li> <li>LED： <ul> <li>PA32 → 用户自定义 LED（根据需求加串联限流电阻）</li> </ul></li> </ul> <h3>电源部分</h3> <p><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/9d61af83d0974399ad0089c49637e703.png" alt="电源部分.png"></p> <p>​ 本设计使用一个单节 CR123A 小型柱形电池作为设备的独立电源单元，电池由电池盒 BAT1 安装并通过开关实现电源通断。电源模块包含以下要点以完成硬件设计说明：</p> <ul> <li>电池与极性 <ul> <li>电池类型：CR123A（一次锂电池，标称电压 3.7 V，典型容量约 1200–1500 mAh，可充电）</li> <li>BAT1 为电池盒/电池座，Pin1 为电池正极，Pin2 为电池负极</li> </ul></li> <li>电源连接与开关 <ul> <li>电源净名：BAT通过机械开关 SW3 控制后上到系统主电源净名 VSYS（设备供电总线）</li> <li>SW3 为单刀双掷开关，断开时切断 BAT 到 VSYS 的连接；闭合时将 BAT 连接到 VSYS，为系统供电</li> </ul></li> </ul> <h3>麦克风部分</h3> <p><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/ea9d637792a14fdfa1f6270ae20f7cc6.png" alt="麦克风部分.png"></p> <p>​ 驻极体麦克风（electret microphone）的声学核心是可振动的振膜与固定背极板构成的电容。当声波使振膜振动时，板间距离变化导致电容值随之变化，电容两端的电荷移动形成模拟信号。尽管驻极体材料内部有永久电荷，但为了得到稳定、可测量的输出，麦克风需要一个偏置电压（MIC_BIAS），通常 2 V~5 V，用于对内部电容“预充电”，并为后端 ADC / 放大器提供工作点。原理连接与器件说明：</p> <ul> <li> <p>基本连法：</p> <ul> <li>麦克风正极 → R4 → MIC_BIAS（由模组输出、软件可控）</li> <li>麦克风负极 → GND</li> <li>麦克风输出（正极经过耦合电容）→ 模组 MIC_ADC_IN（或麦克风前端）</li> <li>在 MIC_BIAS 与 GND 间放置去耦电容（靠近麦克风或模组引脚）</li> </ul> </li> <li> <p>布局与 EMC 建议</p> <ul> <li> <p>将 R4、MIC（咪头）与旁路电容靠近麦克风放置，MIC_BIAS 的旁路电容靠近模组引脚放置</p> </li> <li> <p>信号线尽量短且走模拟地回路，避免穿过射频高噪区，模拟地与数字地在电源入口处星形或单点连接</p> </li> <li> <p>若设备含 RF 发射（蓝牙/BT），对麦克风输入做适度的 RF 滤波以抑制射频泄漏进入 ADC</p> </li> <li> <p>若环境存在强干扰或静电，考虑在麦克风外壳或线缆处增加抗静电保护或吸收元件</p> </li> </ul> </li> <li> <p>常见问题与处理</p> <ul> <li> <p>“没有声音”或“声级很小”：</p> <ul> <li> <p>检查 MIC_BIAS 是否被开启并处于合适电压（模组手册列出 MIC_BIAS 电平），R4 是否正确</p> </li> <li> <p>检查耦合电容极性（若使用有极性电容），并确认 C_series 值足够低通不削低语音频带</p> </li> <li> <p>“噪声大、滋滋声 、高频嘶哑”：</p> <ul> <li>增加 MIC_BIAS 旁路电容或在信号端增加小并联电容形成低通</li> <li>检查电源、数字接口与 RF 发射器的耦合，优化走线与屏蔽</li> </ul> </li> </ul> </li> <li> <p>“上电爆音 / 瞬态”：</p> <ul> <li>确保在开启 MIC_BIAS 后等待稳态再采样，或在软件中滤除上电突变</li> </ul> </li> </ul> </li> </ul> <h3>音频部分</h3> <p><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/728e165bb35b473ea9daf87e18969a3f.png" alt="音频部分.png"></p> <p>​ 本电路的功率放大器采用LM4871 单通道 AB 类音频功放，工作电压范围 1.9–5.5 V，数据手册标称输出功率可在合适负载和电压下可达 3 W。</p> <ul> <li> <p>音量与增益控制</p> <ul> <li> <p>在本电路中，R6 与 R7（输入侧相关电阻）对放大器输入电平、等效源阻抗与最终输出幅度有直接影响</p> <ul> <li>R6、R7 阻值越大，输入信号被衰减得越多，输出音量越小；</li> <li>阻值越小，输入信号损失越少，输出音量越大。</li> </ul> </li> <li> <p>但放大器输出仍受芯片最大输出功率与扬声器效率限制，阻值调整只能在芯片允许的输出范围内改变音量，不能超越扬声器/芯片的物理极限。</p> </li> </ul> </li> <li> <p>噪声与频率响应调整</p> <ul> <li>C2 与 C3（图中对应的耦合/旁路/滤波电容）对噪声、低频与高频响应有显著影响： <ul> <li>小电容（如 100 nF）更适合滤除高频噪声与射频干扰，用于旁路与去耦效果好</li> <li>大电容（如 22 µF、1 µF）对低频通过与低频噪声抑制有效，可改善低频响应与降低低频纹波</li> </ul></li> <li>调整原则： <ul> <li>若出现高频“滋滋”、射频注入噪声，增加旁路/滤波的小电容或在输入加入小并联电容有帮助</li> <li>若低频不足或被削薄，需增大耦合电容（输入或输出耦合）以降低高通截止频率</li> </ul></li> </ul> </li> </ul> <h2>固件烧录和平台连接</h2> <h3>前置准备</h3> <ul> <li>工具：<a href="https://github.com/78/xiaozhi-sf32/releases" target="_blank">sftool</a>用于 SF32 系列 SoC 的烧录工具，命令行程序</li> <li>开发板对应固件：小汤圆直插版（立创训练营）: sf32lb52-xty-ai-tht.zip <ul> <li>bootloader.bin</li> <li>ER_IROM1.bin</li> <li>ER_IROM2.bin</li> <li>ER_IROM3.bin</li> <li>ftab.bin</li> </ul></li> <li>把 sftool 可执行文件和上述五个 bin 放在同一文件夹，便于调用（例如同一目录下有 sftool.exe、 sftool、 bootloader.bin 、 ER_*.bin 、ftab.bin）</li> </ul> <h3>烧录固件</h3> <p>​ 使用1.3.0版本的<a href="https://docs.sifli.com/projects/xiaozhi/sftool.html" target="_blank">sftool工具</a>烧录固件，打开终端之后输入如下命令（Windows），没有意外的话，烧录完成之后会自动重启运行，屏幕应该被点亮。</p> <pre><code class="language-cmd">./sftool.exe -p COM3 -c SF32LB52 write_flash bootloader.bin@0x12010000 ftab.bin@0x12000000 ER_IROM2.bin@0x12A28000 ER_IROM3.bin@0x12268000 ER_IROM1.bin@0x12020000</code></pre> <p><code>bootloader.bin</code>、<code>ER_IROM2.bin</code>、<code>ER_IROM3.bin</code>、<code>ER_IROM1.bin</code> 和<code>ftab.bin</code>是你下载的固件文件名，建议使用绝对路径引用，如果路径中出现中文或者空格请用<code>"</code>将路径括起来。 其中<code>COM3</code>是你连接开发板的串口号，可能会有所不同，请根据实际情况修改。 可以打开设备管理器查看对应串口号：'COM'后面接着的数字就是串口号</p> <h3>平台连接</h3> <p>烧录固件之后，确保蓝牙共享网络已打开，这时，手机就可以连接蓝牙 sifli-pan 设备了。 </p> <p>注意：一般情况下，Android连接成功后，连接的蓝牙设备会显示正在向设备共享网络（iOS不会显示）,我们可以以此确定是否成功开启蓝牙网络共享。连接上sifli-pan设备后，开发板会有连接画面提示，此时按下对话按键（参考对应硬件支持查看对话按键），xiaozhi则会提示需要登录到控制面板，填设备码。</p> <p><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/a13a7cfdb1d74701bc5e7408145b1a69.png" alt="小智平台.png"></p> <p>​ 打开浏览器，输入网址：<a href="https://xiaozhi.me/" target="_blank">https://xiaozhi.me</a>。浏览器用手机或者电脑都可以。 进入小智 AI 的网页后，点击控制台，用手机号登录。新建智能体填写，最后添加设备码就可以正常使用了。</p> <p><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/081e399679cb4ba5adf7851b3412d43d.jpg" alt="平台连接.jpg"></p>