#第十届立创电赛#基于SF32LB52蓝牙模组的小智AI - 立创电子设计大赛

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GPL 3.0

描述

<h3 style="line-height:1.8;">* 1、项目介绍</h3> <hr> 2025年立创暑假训练营项目，小智AI语音机器人基于立创开源蓝牙模块SF32LB52打造，尺寸便携，能随时揣进背包陪你出门。硬件除主控外全为插件，焊接难度低，对刚接触焊接的新手友好，零经验也能轻松组装。软件也完全开源，让技术创意自由生长。通过蓝牙连接后，语音操控查天气、听音乐都不在话下，既是实用工具，也是新手练手的开源好物。 <h3 style="line-height:1.8;">*2、项目功能</h3> <hr> <div style="line-height:2;">基于SF32LB52 模组的小智 AI 项目支持与手机蓝牙快速配对，搭载的“小智 AI”语音助手可通过麦克风识别声音信号并通过喇叭对话，大幅提升人机交互便捷性与智能化体验。项目配备 1.69 英寸高清 TFT 屏，能展示动态表情、操作提示等信息；设置 U1、U2 两个功能按键，其中 U2 兼具唤醒与语音输入功能：按下 U2 可将处于低功耗睡眠状态的主控唤醒，当主控处于工作状态时，按下该按键即可进行语音输入；此外还预留标准化按键扩展接口，方便用户按需增加模式切换、音量调节等功能。</div> <h3 style="line-height:1.8;">* 3、项目参数</h3> <hr> 本设计主控用的是立创·开源SF32LB52蓝牙模组，尺寸小巧，支持锂电池供电，频率 240MHz；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，带屏连接功耗仅 30mA； 本设计采用屏幕显示使用的是 1.69寸TFT彩屏，通过SPI协议控制，供电 3.3V，上方显示Emoji表情，下方显示回复的文字信息； 选用LM4871N功放芯片，3W 单声道 AB 音频功率类放大器，性价比高； 系统通过 LED 指示模组工作状态：当 I0 口输出低电平时LED点亮,高电平时熄灭。 <h3 style="line-height:1.8;"> </h3> <h3 style="line-height:1.8;">* 4、原理解析</h3> <div><hr> 本项目由以下部分组成，电源部分、语音输入部分、主控部分、功放输出部分和交互按键等部分，本项目主要是通过麦克风接收语音信号，通过互联网连上小智机器人的服务器，提取人声进行解析AI思考，最终使用喇叭和显示屏展示信息的实时语音回复。 </div> 电源部分 <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/3618860bfa1d4c63aed214a4b30230a1.png" alt="" width="452" height="262"> 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。通过SW1拨动开关给整个系统打开或关闭电源。 主控部分 <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/8bd08355e0a04da19280f52df4201ad2.png" alt="" width="416" height="514"> 主控用的是 <a href="https://item.szlcsc.com/45024582.html" target="_blank">立创开源SF32LB52模组</a>，一款蓝牙低功耗芯片，频率 240MHz，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%。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 30mA。在本项目中，直接让电池电源直连模组的电源输入引脚 VSYS。这里需要注意该模组电压范围3.7V~4.7V，3.3V 和 5V 供电都不行。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。注意用电烙铁焊接时，背面的接地引脚不用焊接。 音频功放部分 <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/2a78f94b3a4c475fb3642dfdb4723842.png" alt="" width="647" height="214"> 音频功放主要以上图的 U7 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。当主控芯片SF32LB52识别了用户输入的语音信息，在小智进行分析思考后，输出数字语音信号经过C1和C2滤波后，通过R5和R6这两颗控制音量大小电阻给功放芯片U7，数字语音信号经过放大后，驱动喇叭工作。注意绘制PCB时输入的RC器件要靠近功放芯片U7进行放置，避免引入噪声。 麦克风部分 <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/81343ec6884b4eec8a29ddafc5fbda86.png" alt="" width="371" height="316"> 在原理图中，R1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。U2 电容的作用就是对采集的信号进行滤波，滤除高频噪声。当声音振动波作用在麦克风振膜上时，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，PCB中应当给这样的微弱的电信号包地处理，以减少干扰。 屏幕显示部分 <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/6e60a236c2864058b1538012656b14c2.png" alt="" width="488" height="264"> 这里我们选用的显示屏幕是 1.69寸TFT屏幕，通过SPI协议控制，供电 3.3V。 屏幕与模组的连接说明： <table style="width:28.2082%;height:319px;"> <tr style="height:39.1875px;"> <th style="width:25.9943%;height:39.1875px;" colspan="1" rowspan="1"> 模组 </th> <th style="width:21.7017%;height:39.1875px;" colspan="1" rowspan="1"> 1.69寸TFT屏幕 </th> <th style="width:52.4655%;height:39.1875px;" colspan="1" rowspan="1"> 说明 </th> </tr> <tr style="height:19.5938px;"> <td style="width:25.9943%;height:19.5938px;" colspan="1" rowspan="1"> GND </td> <td style="width:21.7017%;height:19.5938px;" colspan="1" rowspan="1"> GND </td> <td style="width:52.4655%;height:19.5938px;" colspan="1" rowspan="1"> 屏幕电源地 </td> </tr> <tr style="height:19.5938px;"> <td style="width:25.9943%;height:19.5938px;" colspan="1" rowspan="1"> VDD33_VOUT2 </td> <td style="width:21.7017%;height:19.5938px;" colspan="1" rowspan="1"> VCC </td> <td style="width:52.4655%;height:19.5938px;" colspan="1" rowspan="1"> 屏幕电源输入 </td> </tr> <tr style="height:19.5938px;"> <td style="width:25.9943%;height:19.5938px;" colspan="1" rowspan="1"> PA04 </td> <td style="width:21.7017%;height:19.5938px;" colspan="1" rowspan="1"> DO(SCL) </td> <td style="width:52.4655%;height:19.5938px;" colspan="1" rowspan="1"> 屏幕通信时钟引脚 </td> </tr> <tr style="height:19.5938px;"> <td style="width:25.9943%;height:19.5938px;" colspan="1" rowspan="1"> PA05 </td> <td style="width:21.7017%;height:19.5938px;" colspan="1" rowspan="1"> D1(SDA) </td> <td style="width:52.4655%;height:19.5938px;" colspan="1" rowspan="1"> 屏幕通信数据引脚 </td> </tr> <tr style="height:19.5938px;"> <td style="width:25.9943%;height:19.5938px;" colspan="1" rowspan="1"> PA00 </td> <td style="width:21.7017%;height:19.5938px;" colspan="1" rowspan="1"> RES </td> <td style="width:52.4655%;height:19.5938px;" colspan="1" rowspan="1"> 屏幕屏幕复位引脚 </td> </tr> <tr style="height:19.5938px;"> <td style="width:25.9943%;height:19.5938px;" colspan="1" rowspan="1"> PA06 </td> <td style="width:21.7017%;height:19.5938px;" colspan="1" rowspan="1"> D/C </td> <td style="width:52.4655%;height:19.5938px;" colspan="1" rowspan="1"> 屏幕读写功能引脚 </td> </tr> <tr style="height:19.5938px;"> <td style="width:25.9943%;height:19.5938px;" colspan="1" rowspan="1"> PA03 </td> <td style="width:21.7017%;height:19.5938px;" colspan="1" rowspan="1"> CS </td> <td style="width:52.4655%;height:19.5938px;" colspan="1" rowspan="1"> 屏幕通信片选引脚 </td> </tr> <tr style="height:19.5938px;"> <td style="width:25.9943%;height:19.5938px;" colspan="1" rowspan="1"> PA42 </td> <td style="width:21.7017%;height:19.5938px;" colspan="1" rowspan="1"> BLK </td> <td style="width:52.4655%;height:19.5938px;" colspan="1" rowspan="1"> 屏幕背光控制引脚，高电平屏幕背光亮 </td> </tr> </table> 按键部分 <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/eed71b9d8b5043808c36b234394893f0.png" alt="" width="612" height="181"> 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，U1按键目前待定用途，设计出来备用。 指示灯部分 <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/aebbb7671b2f4e358961c6b4c0346eb5.png" alt="" width="523" height="110"> 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。 下载部分 <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/ea91329883bf4e28955020666ca45076.png" alt="" width="342" height="244"> 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。本项目直接使用 CH340X的接口作为下载器，实测能够正常下载和串口调试通信。 <h3 style="line-height:1.8;"> </h3> <h3 style="line-height:1.8;">* 5、其余硬件部分</h3> <hr> <div style="line-height:1.8;">考虑部分硬件无法直接导入BOM表，这里放置了其余硬件的链接：</div> 喇叭 <div style="line-height:1.8;"> </div> <div style="line-height:1.8;"><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/4c58fbbed8294d87b5683b477549d433.jpg" alt="" width="373" height="369"></div> <div style="line-height:2;">考虑功耗和3D外壳预留的空位大小，选用这款<a href="https://3.cn/2pgnn-aA?jkl=@HD48r8yz85@" target="_blank">8欧低阻喇叭</a>。</div> <div style="line-height:1.8;">TFT屏幕</div> <div style="line-height:2;"> <div style="line-height:1.8;"><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/85dc2ba71fb54a6897af9c002e3a0841.jpg" alt="" width="323" height="320"></div> <div style="line-height:2;">采购<a href="https://lceda002.feishu.cn/wiki/B2LLwyC7binHuJkkHGMce03wnWf?fromScene=spaceOverview#BxRmdTHk6opH1tx8XWccxVCXnhe" target="_blank">金逸晨1.69寸TFT屏幕</a>，这里对于屏幕没有强制要求，选择参数一致的LCD屏幕都能够达到项目的要求。</div> </div> <div style="line-height:2;">CR123A 电池</div> <div style="line-height:1.8;"><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/cc5969f8d4594b15bf999bf79530c029.jpg" alt="" width="270" height="272"></div> <div style="line-height:2;"><a href="https://3.cn/2pgn-LTW?jkl=@CDS8H7qvQJ@" target="_blank">CR123A充电锂电池</a>大容量2590mAh，3.7V,USB充电。</div> <div style="line-height:2;">CH340X串口下载器 </div> <div style="line-height:1.8;"><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/491f3df14b6c45f7bbe6697f74b0b871.png" alt="" width="324" height="329"></div> <div style="line-height:1.8;"><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串口下载器</a>，注意未焊接排针，自己焊接时不要连锡。</div> <div style="line-height:1.8;"> <h3 style="line-height:1.8;"> </h3> <h3 style="line-height:1.8;">* 6、软件部分</h3> <hr> 代码仓库开放可查<a href="https://github.com/78/xiaozhi-sf32" target="_blank">https://github.com/78/xiaozhi-sf32</a>根据knyin老师的软件烧录教程操作下面是链接分为指令下载和串口下载两种方式这里推荐指令下载<a href="https://oshwhub.com/article/the-10th-lichuang-electric-contest-xiao-zhi-ai-assistant-burning-tutorial" target="_blank">https://oshwhub.com/article/the-10th-lichuang-electric-contest-xiao-zhi-ai-assistant-burning-tutorial</a>。注意程序烧录时SF32LB52主控的供电，需要3.7V电池供电，否则LED不会闪亮，代码也无法烧录，使用5V供电可能会烧毁模块，切记电压小于4.7V。 </div> <h3 style="line-height:1.8;"> </h3> <h3 style="line-height:1.8;">*7、实物图</h3> <hr> 3D外壳在嘉立创3D打印，这里已经将PCB用M3*25的螺丝固定在底版上 <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/da8b34571cb845c7a25eb44dcb601e17.jpg" alt="" width="439" height="323"> PCB焊接实物图 <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/aca386dc3c204efcb119231f073d93df.jpg" alt="" width="436" height="307"> 模块组装实物图 <h3 style="line-height:1.8;">*8、大赛LOGO验证</h3> <hr> 在PCB上放置了本次训练营的LOGO，并选择彩色丝印以更好显示图案： <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/9e593fc9d0de43b4a2c9445c1fa608ad.jpg" alt="在PCB背面添加彩色丝印的立创电子设计大赛Logo，实物如图所示" width="395" height="273">

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SF32LB52固件与烧录工具.zip
小智3D外壳文件.zip
小智_面板设计.epanm
【立创训练营】小智AI功能演示.mp4
小智AI连接过程.docx