<h2>视频链接：</h2> <p><a href="https://www.bilibili.com/" target="_blank">B站视频--功能演示及介绍</a></p> <h2>项目简介</h2> <p>基于sf32lb52制作的简易AI对话机器人，实现AI实时语音对话，可连接蓝牙和wifi，此外还引出了部分IO口，可用于拓展外设。</p> <h2>项目功能</h2> <p>本设计是基于sf32制作的一个AI小智助手；设置有两个独立按键，实现控制对话暂停和开始的功能，在小智对话过程中可以中断对话并开始新一段的对话。</p> <h2>项目参数</h2> <ul> <li>本设计采用SF32LB52作为主控芯片，使用蓝牙共享手机的网络，实现获取网络的功能；</li> <li>采用LM4871功放芯片，实现语音信号的放大；</li> <li>选用TP4056作为锂电池充放电管理，可实现恒流充电，保证安全性，输出电压限制在4.2V，可以给主控进行供电。</li> <li>还采用了CH340N芯片，实现USB转串口的功能，不需要杜邦线进行烧录。</li> <li>使用一块1.69寸TFT屏幕进行显示，通过SPI驱动。 <h2>原理解析（硬件说明）</h2> <p>本项目由以下部分组成，电源部分、LED部分、按键部分、显示部分、主控部分、音频处理部分、USB转串口部分、TP4056充放电管理部分，此外还拓展了IO口和ESP8266以供使用。本项目主要是通过麦克风接收语音信号，并供给主控处理，通过功放芯片驱动喇叭进行播放声音。</p></li> </ul> <p>电源部分： 采用TYPE-C-16P接口作为充电接口，接到TP4056的输入，给电池进行充电，DP和DN引脚接串口芯片，在CC1和CC2引脚处加入5.1K下拉电阻，便于不同主机识别和配置。 <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/32cbdb9cf72541a088234ad6e8e40510.png" alt="image.png"> 此外还使用了一个3.3V的ldo，输出3.3V供给IO口和串口芯片使用。 <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/a7c40e45f76144a4a9f7d57f6c7e099b.png" alt="image.png"> 另外，为了防止电池接反烧坏主控芯片，我还添加了一个防反接电路，该电路使用PMOS实现，电路组成如下： <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/67f374219c7640fe80393352f1f47425.png" alt="image.png"> Q1 (AO3407A)：PMOS功率管，作为主开关 D3 (BZT52C20)：20V稳压二极管，提供栅极电压限制 R17 (1MΩ)：下拉电阻，确保PMOS关断 工作原理： 正常接线时（VBAT+接正极）： 4.2V < 20V，稳压管D3不导通，R17将Q1栅极拉到0V， Vgs = 0V - 4.2V = -4.2V AO3407A的阈值电压约-1V~-2V，-4.2V足够使其充分导通 PMOS导通后，VSYS ≈ 4.2V - Vds(on)，大约3.9~4.1V 反接时（VBAT+接负极）： VBAT+为负电压，D3反向截止， R17将Q1栅极拉到地电位(0V)， Q1的栅源电压Vgs = 0V - VBAT+ > 0（因为VBAT+为负） PMOS截止，阻断反向电流，保护后级电路。 稳压管限制栅极电压，保护PMOS。</p> <p>LED部分： 采用了一个插件的LED，通过软件控制灯的亮灭。 <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/51e9fd8604694a91ab42dbea0614081e.png" alt="image.png"></p> <p>按键部分： 采用两个贴片按键，实现语音的控制。 <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/cbc82e96eb2a4a8ab6009e009e72852d.png" alt="image.png"></p> <p>显示部分： 使用一块1.69寸TFT屏幕进行显示，通过SPI驱动。该屏幕工作在3.3V，可使用主控的VDD33_VOUT进行供电。 <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/dd3176cc3bed408d87756db4b4110378.png" alt="image.png"></p> <p>主控部分： 使用LC-OPEN-SF32LB52-MOD-N16R8作为主控，该芯片通过蓝牙通信，获取手机的蓝牙共享网络。此外还有很多IO口以供使用，每一个IO口均可以通过软件代码进行重定向，来定义成不同的功能引脚。采用VBAT供电，锂电池电压最高4.2V，不会烧坏主控。主控的VDD33_VOUT引脚可输出3.3V电压供给其他模块使用。 <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/7669a78086db4528be869905e3750edb.png" alt="image.png"></p> <p>音频处理部分： 该部分分为麦克风和功放两部分。 麦克风部分使用了一个MIC-4013，信号引脚接到主控的MIC_ADC_IN引脚，并使用了一个10nF的电容进行滤波。主控集成了麦克风信号采样引脚和麦克风电源引脚，供给麦克风使用。 <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/906b7f42da854396aa12f1d44608e94f.png" alt="image.png"></p> <p>功放部分使用LM4871功放芯片，LM4871是一款AB类，单声道带关断模式，桥式音频功率放大器。在输入1KHz,5V工作电压时，最大驱动功率为：3W（4Ω负载，THD<10%），2W（4Ω负载，THD<1%）；LM4871应用电路简单，只需要极少数外围器件，就能提供高品质的输出功率。我这里使用了一个2W的喇叭，该芯片足以驱动。 主控集成了音频驱动引脚，可供给LM4871使用，差分输入部分使用100nF电容进行滤波，并连接了电阻进行音量调节，通过改变R5和R6的阻值实现调整音量的大小，同时通过软件也可以调整音量大小。 <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/28e335196a234a9ca8f2fe9d29f4981a.png" alt="image.png"></p> <p>USB转串口部分： 使用了一个常用的CH340N实现USB转串口，进行烧录，芯片工作电压为3.3V。在输入的差分线部分我还加了两个双向ESD管用来防静电和浪涌电流。 <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/1d7c2ec4399c490fabaab2ab5a9c4731.png" alt="image.png"></p> <p>TP4056充放电管理部分： 采用了很常用的锂电池充电管理芯片TP4056，通过调整PROG引脚的阻值可控制充电电流，充电电流 = 1000 / R_PROG，这里我使用了一个1.2K的电阻，充电电流为833mA。 CHRG#和STDBY#引脚接两个LED进行状态显示。 充电中：CHRG#=低电平，STDBY#=高电平（红灯亮）； 充电完成：CHRG#=高电平，STDBY#=低电平（绿灯亮）； 无电池或异常：CHRG#=高电平，STDBY#=高电平（两灯都不亮）。 <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/10637bc8592b4aadbfd51bb550ccd7af.png" alt="image.png"></p> <p>IO口和ESP8266部分： IO口引出了两组3.3V电源、一组I2C、一组串口、一个TIM和一个ADC，用来拓展接口。 <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/cd648b3ffd2e4a398d139dff67bba432.png" alt="image.png"> ESP8266则通过串口与主控进行通信，实现拓展WIFI的功能，不过这一部分的代码我还没有写，预留出来以后进行拓展使用。 <img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/ac99d02815404825a37f00fe321c217a.png" alt="image.png"></p> <h2>软件代码</h2> <p>使用开源出来的代码进行烧录。 <a href="https://github.com/78/xiaozhi-sf32/releases/tag/v1.3.1" target="_blank">https://github.com/78/xiaozhi-sf32/releases/tag/v1.3.1</a></p> <h2>注意事项</h2> <p>烧录的时候要注意引脚的连接，我直接使用sftool工具进行固件烧录，相关教程参考已开源出来的烧录教程，感谢小植。 <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></p> <h2>组装流程</h2> <p>优先进行电源部分的焊接，并测量各引脚电压是否正常，以防止烧坏主控或其他模块。此外我还绘制了3D外壳，使用M3-20的螺丝和螺母固定pcb。上下壳则使用粘贴面板的方式固定。</p> <h2>实物图</h2> <p><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/ccfffb9e65d7416a9cc2df0f9a37fb3a.jpg" alt="小智图片.jpg"></p>