<h1>一、项目介绍</h1> <hr> <div> <div>  <img src="//image.lceda.cn/pullimage/U3AYUs6Ruxmyh5cNgfiFZL38xhzioyHbqQ9hdN3H.png" alt="" width="769" height="74">     </div> <div>基于立创开源蓝牙模组 制作的简易AI对话机器人，实现AI实时语音对话。它能够听懂你的情绪，解答你的疑惑，也能分享你的快乐。</div> </div> <p style="line-height:1.8"> </p> <div> <h2>尺寸便携精致</h2> </div> <p style="line-height:1.8"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/OamXNzuV268qHAjn0bRjsqDzm1Q2uuIEJvflabCw.jpeg" alt="" width="810" height="608"></p> <p style="line-height:1.8"> </p> <div> <div>PCB：61.21 x 41mm</div> <div>带外壳：长：68.531 宽：48.148mm 厚：35mm</div> <div> </div> <div> <div> <h2>硬件全开源、基本全插件</h2> <p><img src="//image.lceda.cn/pullimage/VOmLcw7ZMByvFc8MuV2M72AeJ1Gp2NKzno7Ps8oV.png" alt="" width="557" height="355">    <img src="//image.lceda.cn/pullimage/YiS55VTxq3ZPYEwj2e7HXDeqTpP2tzrv3Cq1g7h8.png" alt="" width="568" height="355"></p> <p> </p> <div> <div>该项目在硬件上，除主控外，元器件全插件，方便焊接入门与练习。</div> </div> </div> </div> </div> <p style="line-height:1.8"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/Yv5VopItQaw9qjLiDuJT6Wchb3g6ryemSuLqa0gC.jpeg" alt="" width="559" height="363">   <img src="//image.lceda.cn/pullimage/zr1rcU9qJOn6cGlQcG5RUxEdWuddQ3h2YsjpJHvD.jpeg" alt="" width="518" height="364"></p> <p style="line-height:1.8">                                                                                                             <strong style="text-align:center">PCB焊接实物图和</strong><strong style="text-align:center">模块组装实物图</strong></p> <p style="line-height:1.8"> </p> <div> <h2> </h2> <h2>软件全开源，烧录即可体验</h2> <div>软件开源地址：https://github.com/78/xiaozhi-sf32</div> <h2> </h2> <h2><strong>项目展示</strong></h2> <p> </p> </div> <p> </p> <p> </p> <div> <h1>二、硬件电路分析     </h1> <h1>     </h1> </div> <p style="line-height:1.8"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/9Wc0iE26OUBEdry5NJHhRp1624y3UbadDfvWJJju.png" alt="" width="1398" height="978"></span></p> <p style="line-height:1.8">                                                                                                                                                           <span style="font-size:10pt"> </span><strong style="text-align:center">完整原理图</strong></p> <p> </p> <div> <h2><strong>电源部分</strong></h2> </div> <p style="line-height:1.8"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/BAueF1ED7gPWEq2iimwaBnj2V4MUVnKaE3ksY9fa.png" alt="" width="511" height="421"></p> <p style="line-height:1.8">                                            <strong style="text-align:center">电源部分的电路</strong></p> <p> </p> <div> <div>BAT1 是一个<a href="https://item.szlcsc.com/6030883.html" target="_blank">电池盒</a>，可以容纳一节 CR123A 电池。故要供电的话，需要使用小型柱形电池 CR123A 进行供电。</div> <div> </div> <div> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/4agGSiU67EwQbmj02OieTAgSz3JMvppDN5uYaly2.png" alt="" width="523" height="365">    <img src="//image.lceda.cn/pullimage/fQJTD6K40TNDM1V62Av5AeWz3oLQECY2z5fEkNAl.png" alt="" width="241" height="374"> </div> <div> </div> <div> <div>CR123A 的相关参数如下：</div> <div> </div> <div><img src="//image.lceda.cn/pullimage/CjkQc8RnaxXTDZ8lUo3UJxYjLsLXv2X6BCGFwAZg.png" alt="" width="693" height="170"></div> <div> </div> <div> <div> <div>如需自行购买电池，请根据以上参数选购。</div> <div>SW1 是整个项目的电源开关，通过拨动 SW1 开关，进行断电和通电。</div> </div> </div> <div> </div> <div> <div> <h2><strong>主控部分</strong></h2> </div> </div> </div> </div> <p style="line-height:1.8"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/IC4ZVWCUX2P3mDNIyVIciUMF7WsYzwoGtrgc4UQ3.png" alt="" width="491" height="592"></p> <p style="line-height:1.8">                                            <strong style="text-align:center">主控部分的电路</strong></p> <p> </p> <p style="line-height:1.8"> </p> <div> <div>主控用的是 [立创·开源SF32LB52模组](<u>https://item.szlcsc.com/45024582.html</u>)，一款蓝牙低功耗芯片，频率 <strong>240MHz</strong>，集成 8MB PSRAM 和 16MB Flash，支持锂电池直接供电。BLE 连接功耗（1S间隔）仅需 7μA，BT连接功耗（1S间隔）仅需 10μA，BLE + BT 双连接功耗比同行单BT连接功耗还能降低 60%。</div> <div> </div> <div>模组支持 BT PAN 功能可以直接连接手机上网，相比 WIFI 功耗更低，更加适合电池场景，带屏连接功耗仅 <strong>30mA</strong>。</div> <div> </div> <div>在本项目中，直接让电池电源直连模组的电源输入引脚 VSYS。这里需要注意<span style="color:#d83931"><code>该模组电压范围要求 3.7V~4.7V</code></span>。3.3V 和 5V 供电都不行。</div> <div> </div> <div>模组的 VDD33_VOUT2 是由软件控制输出的，需要芯片正常启动后才有输出3V3。</div> <div> </div> <div>模组与其他电路模块的连接情况</div> <div> </div> <div><img src="//image.lceda.cn/pullimage/JtU4ohfhKdwULw21rA1rcMD9PMWVkgjKskiVMkRj.png" alt="" width="735" height="426"></div> <div> </div> <div> <div> <h2><strong>音频功放部分</strong></h2> </div> </div> </div> <p style="line-height:1.8"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/zWH5nVY7XGQKkLZPjxwVhBqG0aXE0tw9nA6VNAvD.png" alt="" width="676" height="231"></p> <p style="line-height:1.8">                                                                   <strong style="text-align:center">音频功放部分的电路</strong></p> <p> </p> <p style="line-height:1.8"> </p> <div> <div>音频功放主要以上图的 U6 为主，它型号是 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。</div> <div> </div> </div> <p style="line-height:1.8"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/eTIiHWMW1rkMtYGVw7wf7C4kg5MrXTC2FlG8Dy3j.png" alt="" width="684" height="207"></p> <p style="line-height:1.8"> </p> <div> <div>关于该电路每一个器件为什么这么放，是参考手册中的典型应用电路。其数据手册上的典型应用电路如下：</div> </div> <p style="line-height:1.8"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/0iZdava0iJNJcUHqJhlmiK3twSeKjrTX14CW2CHF.png" alt="" width="679" height="263"></p> <p style="line-height:1.8"> </p> <div> <div>根据数据手册的典型应用电路的推荐和我们项目的实际情况，最后采用的是 <code>差分输入模式的典型应用电路</code>。</div> <div> </div> <div>这里有一个问题，虽然我们按照了典型应用电路放置了对应器件，但是器件的值跟典型电路是不一致的。为什么这么做？是为了低成本考虑，典型应用电路中，用到了 10K 20K 1UF 0.39UF 等器件，而我们为了购买器件少一点，让电路更简洁，将电阻统一改为 10K，电容改为常用的 100nF(0.1UF) 和 22UF。实测没有问题。</div> <div> </div> <div>器件的 1 脚 Shutdown 是芯片掉电控制引脚，为高电平时功放停止工作实现低功耗；为低电平时功放正常工作。在原理图中通过 R4 电阻让该引脚默认为高电平即芯片默认停止工作，当需要功放工作时，需要主控的 PA26 引脚输出低电平才能工作，这样只有需要用的时候才开，不用的时候默认关闭。</div> </div> <p style="line-height:1.8"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/7eFrTYFWvbShju8LgKK401kAZ7rVYSnEmiUSlbKJ.png" alt="" width="665" height="237"></p> <p style="line-height:1.8"> </p> <div> <h2><strong>麦克风部分</strong></h2> </div> <p style="line-height:1.8"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/tC6poA06vByomiy3ay4PrmhvxiYC5sioDyTroOkv.png" alt="" width="459" height="262"></p> <p style="line-height:1.8">                                      <strong style="text-align:center">麦克风部分的电路</strong></p> <p style="line-height:1.8"> </p> <div> <div>麦克风咪头（通常为驻极体话筒）的核心是一个<strong>可振动</strong>的极板（振膜）与固定背极板组成的电容。</div> <div> </div> <div>当声音振动波作用在振膜上时，会导致其与背极板的距离动态变化，从而改变电容值。当有声音时，器件内部电容发生变化，这一变化会引发电容两端的电荷移动，产生微弱的交流电信号（模拟信号）。</div> <div> </div> <div>但是虽然麦克风内部的驻极体材料自带永久电荷（无需外部供电维持电场），即使没有电源输入，麦克风也能够使用，但是为了确保麦克风能够正常稳定的工作，通常是需要提供一个基准电压（通常2~5V），使内部电容处于预充电状态，确保声音引起的电容变化能转换为有效电流信号。</div> <div> </div> <div>在原理图中，R3 电阻的作用就是给麦克风的正极输入一个基准电压MIC_BIAS，这个电压是由模组控制输出的，由模组控制则可以在要用时才输出，不用时关闭，实现低功耗。R3 的电阻值为 10K，测试效果能够接受，过低则采集的音频信号弱，过高则易引入噪声。</div> <div> </div> <div>在原理图中，U4 电容的作用就是对采集的信号进行滤波，滤除高频噪声，大多是滤除滋滋滋的声音或者声音沙哑问题。</div> <div> </div> <div> <div> <h2><strong>屏幕显示部分</strong></h2> </div> </div> </div> <p> </p> <p style="line-height:1.8"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/UPgcqyjy9I4reHXm9kXkx6qcHAYMksLIQPWzF4o2.png" alt="" width="562" height="259"></p> <p style="line-height:1.8">                                                  <strong style="text-align:center">屏幕显示部分的电路</strong></p> <p> </p> <p style="line-height:1.8"> </p> <div> <div>屏幕显示使用的是 1.69寸TFT屏幕，采购自 <a href="https://item.taobao.com/item.htm?id=694205959541" target="_blank">金逸晨1.69寸TFT液晶屏ST7789小屏240x280显示器LCD圆角屏SPI彩屏</a>，</div> <div>屏幕通过SPI协议控制，供电 3.3V。</div> <div> </div> <div>这里SPI的通信控制信号引脚，可以使用主控的硬件SPI外设，实现更高的通信速率，更快的屏幕刷新。但是使用主控的硬件SPI外设，则需要选择特定的引脚。</div> <div> </div> <div> <div> <div><strong>模组与屏幕的连接</strong></div> <div> </div> <div><strong><img src="//image.lceda.cn/pullimage/7MhAUWgnTSnEm86zOwidnTDuCamxJ5cTjvZlsubc.png" alt="" width="557" height="372"></strong></div> <div> </div> <div> <div> <div><strong>模组的引脚复用表</strong></div> <div> </div> <div><strong><img src="//image.lceda.cn/pullimage/CjW1tfEqSbMav12MSSC6sWc5GhLGgRfhKAQcOQSd.png" alt="" width="552" height="263"></strong></div> <div> </div> <div> <div> <h2><strong>按键部分</strong></h2> </div> </div> </div> </div> </div> </div> </div> <p style="line-height:1.8"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/tl5ZwuZTDAxZtGjsuvYbztHOUeUi4OzNVpScUusa.png" alt="" width="565" height="220"></p> <p style="line-height:1.8">                                                     <strong style="text-align:center">按键部分的电路</strong></p> <p style="line-height:1.8"> </p> <div> <div>每一个项目基本都需要有人机交互部分，本项目通过按键进行控制，U2 PA34_KEY 是唤醒键 + 语音输入键，按下 U2 按键可以让主控从低功耗睡眠状态唤醒，当主控正在工作时，按下按键进行语音输入。</div> <div> </div> <div>U1按键目前待定用途，设计出来备用。</div> <div> </div> <div> <div> <h2><strong>指示灯部分</strong></h2> </div> </div> </div> <p> </p> <p style="line-height:1.8"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/GsCJvLbuzBzdJOg4A2Ew5y3zRium5DsWjKbGS9Uj.png" alt="" width="565" height="157"></p> <p style="line-height:1.8"> </p> <div> <div>                                                <strong style="text-align:center">指示灯部分的电路</strong></div> <div> </div> <div>用于指示模组状态。通过模组IO控制。IO输出低电平LED灯亮，IO输出高电平LED灯灭。</div> <div> </div> <div> <div> <h2><strong>下载部分</strong></h2> </div> </div> </div> <p style="line-height:1.8"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/rTwRaRytBuvc9PUzuKk69il4I7cM4n1cwlY0SVDA.png" alt="" width="616" height="247"></p> <p style="line-height:1.8"><strong style="text-align:center">                                                    串口下载部分的电路</strong></p> <p style="line-height:1.8"> </p> <div> <div>模组的下载是通过串口进行下载的，必须使用 PA18 和 PA19 引脚下载。</div> <div> </div> <div>本项目直接使用 <a href="https://item.szlcsc.com/51679391.html?fromZone=s_s__%2522CH340X%2522&spm=sc.gbn.xh2.zy.t___sc.hm.hd.ss&lcsc_vid=QVhbAlYAFlcKVQIAFQBcBFNSElNbUgFTTlNXXgZVTwIxVlNTRlVbV1dUQ1BXVDtW" target="_blank">CH340X 模块</a>的接口作为下载器。实测能够正常下载和串口调试通信。</div> <div> </div> <div><img src="//image.lceda.cn/pullimage/9e7K5HtjPOtCEUzrm5btLaLF2UOBl3TdzGuMr8mU.png" alt="" width="612" height="323"></div> </div> <p style="line-height:1.8"> </p> <p style="line-height:1.8"> </p>