描述
<h1>项目描述</h1>
<div>本设计采用SF32LB52模组作为主控芯片，使用LGS4056H实现锂电池充电功能，通过LM4871和喇叭实现音频输出，搭配驻极体话筒实现音频输入，共同组成语音对话的基本部分。在人机交互上，通过驻极体话筒、触摸按键和屏幕实现小智AI语音唤醒、智能对话和时间天气等显示功能。在程序下载与调试上，搭配CH340N实现USB转串口打通上位机与下位机数据交互的通道。</div>
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<div><img style="display:block;margin-left:auto;margin-right:auto" src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/56f2a21862c247dab42936397cf73e8c.png" width="878" height="535"></div>
<h1>系统硬件设计</h1>
<h2>主控制器模块</h2>
<div>LC-OPEN-SF32LB52-MOD-N16R8 是立创商城联合思澈科技推出的一款高性能、超低功耗的双模蓝牙模组。它基于思澈科技SF32LB52x系列芯片，内置Arm Cortex-M33双核处理器（主频高达240MHz），集成了16MB NOR Flash和8MB PSRAM，支持蓝牙5.3双模（BLE+BT）协议，并具备19dBm的高发射功率。</div>
<div style="text-align:center"><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/904ee3b0301745bebf69f0c5358b9962.png" width="842" height="578"></div>
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<h2>显示模块</h2>
<div>显示模块采用1.69寸彩色TFT显示屏，该模块具有240*280的较高分辨率和丰富的色彩表现力，板载ST77889V2驱动芯片，集成背光控制电路，使用SPI接口协议即可轻松控制。</div>
<div style="text-align:center"><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/c6763d09df4f4fda989f4d149182be3f.png" width="707" height="482"></div>
<h2>音频输入与输出模块</h2>
<h3>音频输入模块</h3>
<div>驻极体话筒通过 “声电转换 + 阻抗变换” 实现工作：由驻极体振膜（带永久电荷）与背极板构成可变电容，声波使振膜振动改变极板间距，因电荷恒定，电容变化会反向引发两端电压变化，完成声电转换；内部集成的结型场效应管（FET）将此高阻抗电压信号转换为低阻抗电流信号，再经漏极负载电阻转化为后级可处理的低阻抗电压信号，且需外部提供直流偏置电压，使 FET 工作在放大区，保障信号变换的连续性。</div>
<h3>音频输出模块</h3>
<div>音频功放采用LM4871MR/TE搭建，搭配喇叭实现声音的输出。LM4871是一款3W、单声道AB类音频功率放大器。工作电压 1.9-5.5V，以BTL桥接方式，在5V电源供电情况下，可以给4Ω负载 提供THD小于10%、平均3.0W的输出功率。在关断模式下，电流典型值小于0.5μA。</div>
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<div>运算放大器的增益由外部电阻 Rf、Ri 决定，其增益为 Av=2×Rf /Ri，芯片通过 VO1、VO2 输出至负载，桥式接法。在实际电路设计中，我漏画了-IN与VO1之间的反馈电阻，导致接线端子两端为固定的直流电压，接上喇叭无声音且持续发热。后续通过飞线的方式外置反馈电阻，成功解决该问题。</div>
<div><img style="display:block;margin-left:auto;margin-right:auto" src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/5e11ecbd22934356b6450becf4c2ace4.png" width="880" height="456"></div>
<h2>按键检测模块</h2>
<div>按键检测模块没有继续沿用官方提供的物理机械按键，而是采用电容式触摸按键。PT2041A 是一款单通道触摸检测芯片。该芯片内建稳压电路，提供稳定电压给触摸感应电路使用， 同时内部集成高效完善的触摸检测算法，使得芯片具有稳定的触摸检测效果。该芯片专为取代传统 按键而设计，具有宽工作电压与低功耗的特性，可广泛地满足不同消费类应用的需求。</div>
<div><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/20f3acf88d874c5c81125cab4a94c439.png"></div>
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<div>在实际使用中，复位按键是高电平有效，而用户自定义按键是低电平有效，为确保1脚QC的有效输出，要对4脚AHLB和6脚TOG的初始状态进行设置。</div>
<div><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/ccc4d027f80f4ca1aa9670838dcca61c.png"></div>
<h2>锂电池充电模块</h2>
<div>LGS4056H 是一款集成锂电池充电管理、电池充电状态 指示的线性锂电池充电管理芯片，为单节锂电池提供完整的电源解决方案。LGS4056H具有短路（SC）、涓流 （TC）、恒流（CC）和恒压（CV）四种充电过程：短路充电（SC）可对0V的电池充电；涓流充电(TC)可预 充电恢复完全放电的电池；恒流充电（CC）可快速的对 电池充满；恒压充电（CV）可确保安全的充满电池。 LGS4056H 充电截止电压默认为 4.2V，充电电流可通 过外部电阻进行设置，最大充电电流 1A。电流降至设 定值的1/10时，LGS4056H 将自动结束充电过程，并持续检测电池压，下降到一定阈值时自动再充电。当 输入电源（USB源或AC适配器）拿掉后，自动进入低功耗模式，电池端漏电在1uA以下。 LGS4056H 集成充电和充满提示，以及电池未连接指示。</div>
<div style="text-align:center"><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/a08ffebfc4bf41d4a61d8512b6e10d24.png" width="735" height="779"></div>
<h2>程序下载与调试模块</h2>
<div>CH340N 是一款常用的 USB 转串口桥接芯片，采用小型化封装（如 SOP-8），适用于需要实现 USB 与 UART 串行通信转换的场景。其核心功能是将 USB 主机（如电脑、单片机 USB 主机端）的 USB 数据信号转换为标准 UART 串口信号（支持 TTL 电平），同时支持双向数据传输，可配置多种波特率（最高可达 2Mbps）、数据位、校验位及停止位。芯片内置 5V 转 3.3V 稳压电路（部分版本），外围电路简单，仅需少量电容即可工作，且兼容 Windows、Linux、Mac 等主流操作系统，驱动支持成熟。广泛应用于单片机程序下载（如 Arduino、STM32 、ESP32等开发板）、串口设备（传感器、模块、PLC）与电脑的通信桥接、工业控制及消费电子中的数据传输场景。</div>
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