<div class="document"> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">注：* 为必填项</p> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"><strong><span style="color: #0093e6;">请在报名阶段填写 ↓</span></strong></p> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"> </p> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"> 1、使用瑞萨开发板实现的小音箱</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"> </p> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"><span style="font-size: 14px;">使用瑞萨开发板实现载波采集和D类功放高效调参，以及实时反向波消音<br><strong>主控芯片</strong>：<strong>瑞萨 RA4M2-Sensor</strong><br></span></p> <ul class="auto-hide-last-sibling-br"> <li> <ul class="auto-hide-last-sibling-br"> <li>优势：8 位 / 16 位混合架构，性价比极高（单芯片成本约 5-8 元）；内置 12 位 SAR-ADC（满足 AD 采集精度需求）、定时器（生成三角载波）、PWM 模块（驱动 D 类功放），无需额外扩展芯片，降低硬件成本。</li> <li>资源匹配：12 位 ADC（支持多通道采集）、4 路 16 位定时器（生成三角波 + PWM）、UART（调试）、足够 GPIO（控制功放使能 / 模式）。</li> </ul> </li> <li><strong>D 类功放芯片</strong>：<strong>TI TPA3116D2（单声道版本）</strong> <ul class="auto-hide-last-sibling-br"> <li>优势：低成本（约 8-12 元）、高效率（≥90%），支持 5-26V 供电，输出功率可达 15W（适配小型音频场景），内置过流 / 过热保护，通过 PWM 信号即可调节增益（匹配主控 PWM 输出）。</li> </ul> </li> <li><strong>辅助芯片</strong>： <ul class="auto-hide-last-sibling-br"> <li>麦克风（AD 采集声源）：<strong>SGM3770（模拟麦克风放大芯片，成本约 2 元）</strong> + 普通驻极体麦克风（成本约 1 元），放大麦克风微弱信号，提升 AD 采集精度。</li> <li>电源芯片：<strong>AMS1117-3.3（成本约 1 元）</strong> ，为 RL78 主控提供 3.3V 稳定供电；若 D 类功放需更高电压，可搭配 LM1117-5V（成本约 1 元）。</li> </ul> </li> </ul> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"><span style="font-size: 14px;"><br><br></span></p> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"> </p> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"> </p> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">2、项目属性</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"><span style="color: #95a5a6; font-size: 14px;">项目是首次公开，为原创；项目未曾经在其他比赛中获奖<br></span></p> <ul class="auto-hide-last-sibling-br"> <li><strong>核心目标</strong>：基于低成本瑞萨芯片，实现三角载波高精度 AD 采集，同步完成 D 类功放参数动态调节，并通过实时生成反向声波抵消环境 / 特定噪音。</li> <li><strong>应用场景</strong>：低成本消费类音频设备（如迷你音箱、降噪耳机）、小型工业降噪模块、教学实验平台。</li> <li><strong>关键指标</strong>：AD 采集精度≥10 位，采样率≥10kHz；D 类功放调参响应延迟≤1ms；反向波消音降噪量≥15dB（特定频段，200-2000Hz）。</li> </ul> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"><span style="color: #95a5a6; font-size: 14px;"> </span></p> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"> </p> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"> 3、开源协议</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> <p><span style="color: #95a5a6; font-size: 14px;">GPL3.0开源协议</span></p> <p style="line-height: 1.8;"> </p> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"><strong><span style="color: #0093e6;">请在竞赛阶段填写 ↓</span></strong></p> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"> </p> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">4、硬件部分</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> <h4 class="header-vfC6AV auto-hide-last-sibling-br">（1）三角载波生成与 AD 采集模块</h4> <ul class="auto-hide-last-sibling-br"> <li>三角载波生成：利用 RL78/G14 的 16 位定时器（如 Timer A），配置为 “向上 / 向下计数模式”，输出周期性三角波（频率可通过定时器初值调节，默认 10kHz），通过 GPIO 引脚（如 P100）输出至 AD 采集输入引脚（如 AN000）。</li> <li>AD 采集电路： <ol class="auto-hide-last-sibling-br"> <li>麦克风输出信号经 SGM3770 放大（增益可调至 20-40dB），滤波后接入 AD 通道 AN001（采集噪音信号）。</li> <li>定时器生成的三角波直接接入 AD 通道 AN000（采集三角载波）。</li> <li>AD 采集配置：12 位精度，采样率 10kHz（与三角波频率同步），采用 “多通道扫描模式”，同时采集三角波和噪音信号。</li> </ol> </li> </ul> <h4 class="header-vfC6AV auto-hide-last-sibling-br">（2）D 类功放调参模块</h4> <ul class="auto-hide-last-sibling-br"> <li>主控与 TPA3116D2 连接：RL78 的 PWM 输出引脚（如 Timer B 输出 PWM1，引脚 P200）接入 TPA3116D2 的增益控制引脚（GAIN），通过调节 PWM 占空比（0-100%）控制功放增益（对应输出功率 0-15W）。</li> <li>功放供电：若需 5V 供电，由 LM1117-5V 提供；若需更高电压（如 12V），可外接直流电源（需匹配功放规格），并通过二极管防反接。</li> <li>输出滤波：TPA3116D2 输出端接 LC 低通滤波器（电感 10μH + 电容 100nF），滤除 PWM 高频分量，还原音频信号，连接至扬声器。</li> </ul> <h4 class="header-vfC6AV auto-hide-last-sibling-br">（3）实时反向波消音模块</h4> <ul class="auto-hide-last-sibling-br"> <li>信号处理链路：麦克风采集噪音信号→AD 转换（AN001）→主控实时计算反向波（相位反转 + 幅度匹配）→通过 PWM 模块（Timer C，引脚 P201）输出反向波→叠加至 D 类功放输入信号（与原噪音信号抵消）。</li> <li>硬件叠加：反向波 PWM 信号与原音频信号（若有）通过电阻网络（如 1kΩ 电阻分压）叠加后，接入 TPA3116D2 的音频输入引脚（IN+），确保反向波与噪音信号在扬声器端实时抵消。</li> </ul> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt pap-left-indent-1.6em" style="line-height: 1.8;"> </p> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">5、软件部分</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> <h3 class="header-vfC6AV auto-hide-last-sibling-br">1. 开发环境与工具</h3> <ul class="auto-hide-last-sibling-br"> <li>开发 IDE：<strong>瑞萨 e2studio（免费）</strong> ，支持 RL78 系列芯片的代码编写、编译、调试。</li> <li>调试工具：<strong>瑞萨 E1 仿真器（低成本版本约 50 元）</strong> ，用于程序下载和在线调试。</li> <li>驱动库：使用瑞萨提供的 “RL78/G14 外设驱动库（RL78G14_Driver）”，简化 ADC、定时器、PWM 的配置。</li> </ul> <h3 class="header-vfC6AV auto-hide-last-sibling-br">2. 软件核心流程</h3> <h4 class="header-vfC6AV auto-hide-last-sibling-br">（1）初始化配置（主函数初始化）</h4> <ol class="auto-hide-last-sibling-br"> <li><strong>时钟配置</strong>：将 RL78/G14 的系统时钟配置为 16MHz（内部高速振荡器），确保定时器、ADC 工作稳定。</li> <li><strong>ADC 初始化</strong>： <ul class="auto-hide-last-sibling-br"> <li>通道选择：AN000（三角波）、AN001（噪音信号）。</li> <li>精度与采样率：12 位，采样时钟分频系数设为 16，采样率 10kHz。</li> <li>中断使能：AD 转换完成后触发中断（ADI 中断），进入中断服务函数处理数据。</li> </ul> </li> <li><strong>定时器初始化</strong>： <ul class="auto-hide-last-sibling-br"> <li>Timer A（三角波生成）：16 位，向上 / 向下计数，输出频率 10kHz，GPIO 引脚 P100 输出三角波。</li> <li>Timer B（D 类功放调参 PWM）：16 位，边缘对齐模式，PWM 频率 20kHz（高于人耳听觉上限），占空比初始值 50%（对应功放中等增益）。</li> <li>Timer C（反向波 PWM）：16 位，边缘对齐模式，PWM 频率与噪音信号频率同步（由 AD 采集的噪音频率动态调整）。</li> </ul> </li> <li><strong>UART 初始化</strong>：波特率 115200bps，用于输出 AD 采集数据、PWM 参数（调试用）。</li> </ol> <h4 class="header-vfC6AV auto-hide-last-sibling-br">（2）AD 采集与数据处理（中断服务函数）</h4> <ol class="auto-hide-last-sibling-br"> <li>触发 ADI 中断后，读取 AN000（三角波）和 AN001（噪音信号）的 AD 转换值（12 位，范围 0-4095）。</li> <li>三角波数据处理：判断三角波的 “上升沿 / 下降沿”，确认周期完整性，若数据异常（如超出 0-4095 范围），丢弃并标记错误。</li> <li>噪音信号数据处理：对连续 5 次采集的噪音 AD 值取平均值（滤波，减少干扰），转换为实际电压值（公式：电压 = AD 值 ×3.3V/4095），再通过 “傅里叶变换简化算法（如 Goertzel 算法，低成本场景替代 FFT）” 提取噪音的频率和幅度。</li> </ol> <h4 class="header-vfC6AV auto-hide-last-sibling-br">（3）D 类功放动态调参（主循环）</h4> <ol class="auto-hide-last-sibling-br"> <li>根据 AD 采集的三角波数据，计算当前三角波频率（通过周期时长反推），若频率偏离目标值（10kHz），动态调整 Timer A 的计数初值，修正三角波频率。</li> <li>根据噪音信号的幅度：若噪音幅度＞阈值（如 1V，可通过调试设定），增加 Timer B 的 PWM 占空比（提升功放增益，增强反向波输出功率）；若噪音幅度＜阈值，降低占空比（节省功耗）。</li> <li>调参限制：PWM 占空比范围限制在 10%-90%，避免功放增益过高导致失真或过低导致消音效果不足。</li> </ol> <h4 class="header-vfC6AV auto-hide-last-sibling-br">（4）实时反向波生成（Timer C 中断）</h4> <ol class="auto-hide-last-sibling-br"> <li>基于噪音信号的频率和幅度，计算反向波的参数：频率与噪音一致，幅度与噪音匹配（误差≤5%），相位与噪音相差 180°。</li> <li>动态调整 Timer C 的 PWM 参数： <ul class="auto-hide-last-sibling-br"> <li>频率：根据噪音频率设置 Timer C 的计数周期（如噪音频率 500Hz，PWM 周期设为 2ms）。</li> <li>占空比：根据噪音幅度设置（如噪音幅度 1V，对应 PWM 占空比 50%；幅度 0.5V，对应占空比 25%）。</li> </ul> </li> <li>反向波 PWM 信号通过电阻网络叠加至功放输入，与原噪音信号在扬声器端抵消，实现消音。</li> </ol> <h4 class="header-vfC6AV auto-hide-last-sibling-br">（5）调试与监控（主循环）</h4> <ul class="auto-hide-last-sibling-br"> <li>每 100ms 通过 UART 输出一次关键数据：三角波 AD 值、噪音 AD 值、功放 PWM 占空比、反向波频率 / 幅度，便于上位机（如串口助手）监控系统状态。</li> <li>若连续 10 次 AD 采集数据异常，触发 GPIO 引脚（如 P300）输出低电平，驱动 LED 报警（故障提示）</li> </ul> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"> </p> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt pap-left-indent-1.6em" style="line-height: 1.8;"> </p> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">6、BOM清单</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> <table> <tr> <td>主控芯片</td> <td>RL78/G14（R5F104PJAFB）</td> <td>6 元</td> <td>1</td> <td>6 元</td> </tr> <tr> <td>D 类功放芯片</td> <td>TPA3116D2</td> <td>10 元</td> <td>1</td> <td>10 元</td> </tr> <tr> <td>麦克风放大芯片</td> <td>SGM3770</td> <td>2 元</td> <td>1</td> <td>2 元</td> </tr> <tr> <td>驻极体麦克风</td> <td>普通</td> <td>1 元</td> <td>1</td> <td>1 元</td> </tr> <tr> <td>3.3V 电源芯片</td> <td>AMS1117-3.3</td> <td>1 元</td> <td>1</td> <td>1 元</td> </tr> <tr> <td>5V 电源芯片（可选）</td> <td>LM1117-5V</td> <td>1 元</td> <td>1</td> <td>1 元</td> </tr> <tr> <td>电阻、电容、电感</td> <td>普通贴片</td> <td>0.5 元</td> <td>若干</td> <td>0.5 元</td> </tr> <tr> <td>仿真器（调试用）</td> <td>瑞萨 E1（低成本）</td> <td>50 元</td> <td>1</td> <td>50 元（一次性投入）</td> </tr> <tr> <td><strong>核心硬件成本</strong></td> <td>-</td> <td>-</td> <td>-</td> <td><strong>21.5 元（不含仿真器）</strong></td> </tr> </table> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"> </p> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"> </p> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">7、大赛LOGO验证</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> <p style="line-height: 1.8;"><span style="color: #95a5a6;"><span style="font-size: 14px;">TODO</span></span></p> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"><span style="color: #95a5a6; font-size: 14px;">请上传包含大赛logo的项目图片，logo以丝印形式印刷在PCB上面。</span></p> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"><span style="color: #95a5a6; font-size: 14px;">点击zip下载大赛logo标识！ <span style="text-decoration: underline;"><a href="https://image.lceda.cn/easyedaResource/images/d1bbfd69f9404f56901a0e7b849b7245.rar" target="_blank">（大赛标识）.zip</a></span></span></p> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"> </p> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">8、演示您的项目并录制成视频上传</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> <p style="line-height: 1.8;"><span style="color: #95a5a6;"><span style="font-size: 14px;">TODO</span></span></p> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"><span style="color: #95a5a6; font-size: 14px;">视频要求：请横屏拍摄，分辨率不低于1280×720，格式Mp4/Mov，单个视频大小限100M内；</span></p> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"><span style="color: #95a5a6; font-size: 14px;">视频标题：立创电赛：{项目名称}-{视频模块名称}；如立创电赛：《自动驾驶》-团队介绍。</span></p> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"> </p> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"><span style="font-size: 14px;"><a href="/posts/42551e8f2f2548cabc1c36626a42da94" target="_blank">前往查看更多详情 ＞</a></span></p> <p class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;"> </p> </div>