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适合初学者系列之ESP-全波段收音机

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简介

这是一个适合初学者复刻的ESP32S3-全波段收音机项目。采用ESP32S3-N16R8模块作为主控MCU,SI4735作为收音机控制模块,音频输出使用TC8002D。

简介:这是一个适合初学者复刻的ESP32S3-全波段收音机项目。采用ESP32S3-N16R8模块作为主控MCU,SI4735作为收音机控制模块,音频输出使用TC8002D。
星火计划2023

开源协议

CERN Open Hardware License

创建时间:2023-05-16 21:23:52更新时间:2023-10-07 16:36:15

描述

项目说明

- 本项目面向无线电业余爱好者以及任何有兴趣在核心芯片SI4735的基础上构建全波段(包括AM、FM、SSB)无线电收音机的人。AM和SSB模式的频率范围为150kHz至30MHz,FM模式为64至108MHz。

- 本项目共有两块PCB构成,主板和扩展版。主板包括所有基础功能,包括全波段无线电信号接收、处理及播放,功能键操作;扩展板需基于主板使用,连接主板后,可实现:时间显示及对时、温湿度显示、及接入电池由电池进行供电。

 

电子元器件大多数使用了嘉立创基础库元件,非基础库器件主要有:

- TC8002D,音频放大芯片

- 液晶屏使用1.47寸12针焊接式

- WS2812B-B 5050多彩LED,装饰用

- 晶振使用32768有源晶振

- 耳机插口为PJ-320B贴片插座

- 天线插座为SMA插座,对应可以买SMA接口的天线

- 支持接收AM信号的磁棒线圈

- SSOP-24封装的SI4735-D60-GU

- ESP32-S3-WROOM-1U-N16R8

- 时钟芯片RX8025T-UC,暂时通过按键加编码对时。显示时间方法:按坐下角按键。对时方法,长按左下角的按键,相应的数字会闪烁,用编码器对时。

- 温湿度传感器SHT30,不想要的话可以不焊,不会显示温湿度,程序可以正常工作。

- 充电管理芯片英集芯IP5306,充电控制芯片,单击开机,双击关机,并且增加了自锁开关,这样充电的时候也可以关机。

 

 

 

开源协议

CERN Open Hardware License

 

项目相关功能

一、主界面功能

1、音量调节功能:短按音量控制按钮,转动编码器,可调节收音机音频大小;

2、调制方式选择:短按调制方式选择按钮,转动编码器,可选择接收AM\FM\USB\LSB 4种调制方式下的无线电信号,向下按动编码器,表示确定当前选择;

3、手动调台功能:短按手动调台按钮,转动编码器,可以手动按照0.1Mhz的单位正向、反向调整接收的无线电信号频率;

4、快速锁定目标波段功能:由于全波段收音机覆盖的无线电信号波段范围较大,因此需要快速锁定某波段的功能帮助减少手动调台工作量;短按快速选择波段按钮,转动编码器,可以将接收波段快速定位到20M\40M\80M等波段中,向下按动编码器,表示确定当前选择;

二、扩展板功能

扩展模块:包括电源管理、时钟显示与对时、温湿度检测功能;

在主界面长按左下角按钮,可显示扩展界面:

1、对时功能:短按左下角功能键,可以切换对时对象(时分秒、年月日),转动编码器即可对时。

 

主板设计简介及功能说明https://www.bilibili.com/video/BV1Lv4y1E7tK/

扩展版设计简介及功能说明https://www.bilibili.com/video/BV1Ph4y1t7tR/

 

项目属性

本项目为首次公开,为本人原创项目。项目未曾在别的比赛中获奖。

 

软件说明

基于Arduino IDE框架,核心程序逻辑如下:

【初始化】:初始化设备及功能,包括--I2C/显示/SI4735/按键/编码器/功放;
【主循环】:1、读取编码器和按键;2、读取SI4735状态;3、设置SI4735(频率、音量等);4、界面绘制并显示;

软件程序:https://pan.baidu.com/s/1UT2vRgS8FM4i_OaY9g8Cfg?pwd=wfm8

 

设计原理

 

外壳设计

外壳主要包括前面板、前壳、后壳、后面板4给部分组成。

前面板选择了PET材质,背面铺胶方便粘贴,后面板是全透明亚克力板;前后壳为树脂材料3d打印,前壳喷漆,潘通色号1795C

外壳定制均壳在嘉立创面板定制和嘉立创三维猴完成。

 

外壳定制设计文件https://pan.baidu.com/s/1UrcPpjYb4h_5HnGpvzcShg?pwd=ezoz 

外壳设计大佬在这里(b站id)🙇‍♀️:@一个昵称取一天

外壳定制方法简介及安装说明https://www.bilibili.com/video/BV1Ph4y1t7tR/

 

20230525 更新 航空波段设计

详见原理图和PCB

修改方案:

增加前置变频电路SI5351+NE602+10.7MHz陶瓷滤波器,再输出给si4735进行调谐。
 
2023/06/06 更新 重要!!!
 有HAM大佬帮忙测出了bug💀
已经复刻了的小伙伴注意一下,NE602的pin8需要飞线到VCC。。。其他bug待测试。。。
 
2023/06/13 更新 重要!!
上述bug已经在PCB中修复啦,暂时没有发现其他问题,感兴趣的小伙伴可以打板试试。
 
2023/08/12 更新 V4mini版发布
 
在精灵球版本(V3)的基础上又双叒叕做了一次改版。相比之前的精灵球版本,版本差异包括:
1、合并主板&扩展版,PCB修改为4层结构
2、封装调整:部分容阻元件封装由0603更改为0402,新手翻车风险高,请谨慎手焊
3、MCU由ESP32S3模块更换为ESP32芯片&其他芯片
4、收音机芯片采用SI4732和SI4735两个版本
5、采用了完整数字音频方案,4732版由于引脚少不能同时支持模拟和数字音频信号输出,所以去掉了单边带功能,保留FM\AM\AIR;
6、增加Bias-T支持
7、将磁棒线圈更换为使用SMA插座的外置天线
8、带通滤波电路及频段选择电路(电子开关建议选择PE4283)
9、减少信号干扰并想办法省电
 
 
新增开源内容清单
  • mini版收音机原理图与PCB(4层结构)
  • 收音机新版固件功能说明
  • 有源FM环形甜甜圈天线原理图&PCB, cr@会飞的鱼,飞鱼老板授权发布;复刻时请不要移除designed by hdfy字样
  • 收音机外壳&面板设计文件,cr@Sandy      链接:https://pan.baidu.com/s/1JsxtqkOMRJWLDvcYEdlYgw?pwd=x3k8  
  • 所有新开源文件均包含关键字【V4】,请注意和历史开源文件进行区分
  • 采购外壳所需的螺丝、电池之前,请仔细阅读外壳设计文件中的说明文档

 

关于【有源FM环形甜甜圈天线】

  • 这里预留了焊盘,但是原理图上没有这个4.7kΩ电阻的,是用来调整Q值的,注意一下4.7kΩ的焊接方法噢

跨式焊接(?

  • 原理图中R3电阻的封装为0402

 

V4mini版收音机固件使用说明

常用操作:
 
一、调台模式:右上角显示【LIVE】,支持保存20个以内的频率为固定频道,方便随时收听;
1)开关机 开机:短按编码器; 关机:长按编码器;
2)音量调节 LIVE模式下,左右旋转编码器调节音量数值大小;短按编码器,静音开/关;
3)切换收听已保存频道 LIVE模式下,短按按钮2,切换至上一已保存频道;短按按钮3,切换至下一已保存频道;
4)打开/关闭Bias-T/AGC LIVE模式下,长按按钮2,开/关AGC;长按按钮3,开/关Bias-T;
5)进入调频模式,手动/自动搜索电台/切换调制方式 LIVE模式下,长按按钮1,右上角【LIVE】变为【FREQ】,进入调频模式; 
 
二、调频模式:右上角显示【FREQ/SEEK/MODE】支持手动/自动搜索电台/切换调制方式(AM/FM/AIR)
1)手动搜台 FREQ模式下,左右旋转编码器可调节频率数值,单位步长在STP中显示,单位为0.1MHz,由1/5/10/20/100可选;短按编码器可切换步长;
2)自动搜台 FREQ模式下,短按按钮1,切换至SEEK模式,左右旋转编码器or短按按钮2、3可切换搜台正反方向;
3)将手动/自动搜到的频道保存至调台模式,方便下次直接听 FREQ/SEEK模式下,长按按钮3,可新增一个频道;长按按钮2,将搜出的频率自动保存至当前频道;
4)切换调制方式(AM/FM/AIR) SEEK模式下,短按按钮1,切换至MODE模式,长按按钮2、3,可切换至上一/下一个调制模式; 当MODE显示为AM时,短按按钮2、3,可切换至上一/下一个AM波段(MW1/MW2,/SW1/SW2等)
5)回到调台模式,调节音量或收听已保存频道 长按按钮1,回到调台模式; 
 
 
 
2023/08/23更新
新增了一个天线上用的拨盘3d文件(请见附件-旋钮),有需要的小伙伴可以拿去修改/打印;
 
2023/08/25更新
更新旧版(精灵球版装配BOM):螺丝建议使用M*15mm的型号;
 
2023/09/08更新
最新版文件:ESP32_Radio_mini_SI4735_V4_2.4_0908,ESP32_Radio_mini_SI4732_V4_2.4_0908
- 待机功耗优化
- FM耳机天线优化
 
旧版本未删除,仅供参考。
 
 
2023/10/06更新
新增精灵球版本可用的新固件 - FW_ESP32S3_Radio_v231004.bin,请在附件中下载。
 
按钮上排从左到右
1键. LIVE模式 
2键. UP 
3键. DOWN 
4键. 主题切换
下排从左到右
5键. 时钟模式
6键. MODE模式 
7键. SEEK模式 
8键. FREQ模式
 
常用操作:
 
一、调台模式:屏幕中间显示【LIVE】,支持保存20个以内的频率为固定频道,方便随时收听;
1)音量调节 - LIVE模式下,左右旋转编码器调节音量数值大小;短按编码器,静音开/关;
2)切换收听已保存频道 LIVE模式下,短按按钮2,切换至上一已保存频道;短按按钮3,切换至下一已保存频道;
3)LIVE模式下,长按按钮2,开/关AGC;
 
 
二、调频模式:屏幕中间显示【FREQ/SEEK/MODE】支持手动/自动搜索电台/切换调制方式(AM/FM/AIR)
1)手动搜台 - 短按按钮7,进入SEEK模式,左右旋转编码器可向前向后自动搜台;
2)自动搜台 - 短按按钮8,FREQ模式下,左右旋转编码器,切换搜台正反方向;
3)将手动/自动搜到的频道保存至调台模式,方便下次直接听 -  FREQ/SEEK模式下,长按按钮3,可新增一个频道;短按按钮2/3,切换至希望保存频率的新频道/旧频道;长按按钮2,将搜出的频率自动保存至当前频道;
4)切换调制方式(AM/FM/AIR)- 短按按钮6,切换至MODE模式,长按按钮2、3,可切换至上一/下一个调制模式; 当MODE显示为AM时,短按按钮2、3,可切换至上一/下一个AM波段(MW1/MW2,/SW1/SW2等)
5)回到调台模式,调节音量或收听已保存频道 - 短按按钮1,回到LIVE模式; 
 
暂不支持带宽/BFO控制
 
 

设计图

未生成预览图,请在编辑器重新保存一次

BOM

暂无BOM

附件

序号文件名称下载次数
1
BOM_Board1_GNR001_PCB_2023-05-18.xlsx
696
2
BOM_扩展板_V2_EB_PCB_V2_2023-05-14.xlsx
410
3
V4外壳装配BOM.xlsx
243
4
BOM_ESP32_Radio_miniPro_SI4732_Pcb_2023-08-12.xlsx
333
5
BOM_Donut_FM_Antenna_2023-08-12.xlsx
218
6
旋钮帽 v1 v1.stl
172
7
精灵球版装配BOM.xlsx
190
8
FW_ESP32S3_Radio_v231004.bin
317
克隆工程
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