#第十届立创电赛#小智AI助手+886402A

注：* 为必填项

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* 1、项目功能介绍

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1.1项目概况

本次项目基于SF32LB52模块开发的小智AI助手，已成功烧录并能完整运行小智AI助手的聊天、讲笑话、讲故事、播放音乐、查天气等功能，除了基本的小智AI外，该产品还具备以下特点：

a.身材小巧、便携，整体尺寸为67*48*25mm，但容纳了2000mA电池，可实现超长待机；

b.集成了TYPE-C充电及下载接口，方便下载和调试；

c.采用IP5306芯片作为充电模块，在电池容量足够下，可扩展成为小智AI充电宝使用

d.除了SF32LB52模块底部的6个引脚，其他未用到的26个引脚已通过排针引出，可作为SF32LB52开发板进行学习和使用（空脚太多，不愿浪费了，哈哈）。

其他功能就看后续开发了......

1.2 项目设计思路

项目设计思路见下图

图1 SF32LB52小智AI助手整体设计思路

功能部分主要被分为小智AI的语音交互及显示、充放电的管理、烧录调试管理、按键交互及空脚引出共5个部分，下面针对这5个部分分别做简单的介绍

1.3小智Ai的语音交互及显示

小智Ai的语音交互及显示主要依靠主控电路、麦克风输入电路、音频输出电路及屏幕显示电路来实现，其中主控选用的是立创开源的SF32LB52模组（立创商城可购买），该模组的引脚定义见下图,详细资料可查看数据手册（立创·开源SF32LB52模组 | 立创开发板技术文档中心）。 

该模块具备低功耗、搭建简单、音频输入输出简单等优势，非常适合做小智AI开发。

音频输入选用的是LM2718T421这种贴片的麦克风，节约空间，电路搭建也简单，实测效果也可以。

音频输出选用的是贴片封装的LM4871，也是一颗常用的3W 、单声道 AB 类音频功率放大芯片，手册中也给出了搭建的电路图，可直接参考。

喇叭选用的之前其他项目剩下的4欧 3W的喇叭（https://e.tb.cn/h.hC9ilLW?tk=MAL94oWWbIr），其他喇叭也是可以的，可根据实际情况调整。

1.4电池及充放电管理

        本次项目的电池也是用的以前剩下的103450 3.7V 2000mA的电池（），看了一下和这个项目的尺寸刚好能匹配上，如果有其他的电池，也是可以的，但是注意需要有电池保护板。

        充放电管理部分选用的是IP5306，这是一颗充电放电高集成度移动电源SOC，常用于充电宝的充放电管理，其内置了电源路径管理、电量显示、升压转换器等功能，支持边冲边放；另一方面由于电池已经上到了2000mA，后续扩展时，如果电池上到5000或10000mA时，就可以扩展成带小智的备用电源了，大大增强了小智的功能性。

        电源端子选用的是螺钉式接线端子，方便接没有插头的电池；充电接口选择的就是常用的Type-C接口（注意是16pin的Type-C，集成下载功能），也是目前最常见的接口了。

 

1.5屏幕显示

        屏幕选择的是1.69寸TFT LCD屏，驱动芯片是ST7789，通过SPI协议控制，直接与主控连接即可

1.6串口下载

        串口下载部分选用的是非常常用的CH340N，电路搭建也简单，根据手册中推荐的电路即可。

1.7按键交互

        按键的选用也是基于手上有的件来设计的，根据实际使用设计即可。

1.8 空脚引出

        在看训练营项目时就感觉空脚太多，有点浪费，而且SF32LB52模块的性能还比较强，可以把空脚引出，后面当成开发板进行学习和使用，这里就直接用排针引出即可。

注：主题不限，可以是解决生活/工作中的某个问题、为某个人群/场景设计的方案、毕业设计/课程设计/DIY项目/纯属炫酷项目等。主要讲一下自己通过什么手段解决了什么问题。

 

*2、项目属性

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请输入内容…

该项目为个人首次公开，原理图参考立创训练营官方原理图，PCB为自主设计，程序部分采用开源小智Ai固件，外壳部分为自主设计。

注：请说明项目是否首次公开；项目是否为原创；项目是否曾经在其他比赛中获奖，若有获奖则叙述获奖详情；项目是否在学校参加过答辩。

 

* 3、开源协议

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请输入内容…

GPL 3.0

注：利他即利己，请认真阅读下述内容。

1. 拥抱开源，赋予项目无限价值。建议项目核心功能开源80%以上；
2. 2、若某一部分功能不可替代且删掉之后项目无法解决对应的问题，则这一部分实现的功能就是项目的核心功能；比如设计了一台电子负载且设计了一款上位机软件监控功率变化，则电子负载为核心功能，上位机软件为辅助功能；比如电子负载中使用了一款隔离485模块与上位机通信，则此485模块实现的通讯功能为辅助功能；
3. 项目应选择适合自己的开源协议，若项目引用其他开源项目，应注明来源并遵循原作者的开源协议规定；原创项目推荐使用GPL3.0开源协议；
4. 直接引用开源项目的原电路或原代码实现的功能不可作为自己项目的核心功能、使用市场上通用模块直接实现的功能不可作为自己项目的核心功能。

 

请在竞赛阶段填写 ↓

 

*4、硬件部分

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请输入内容…

4.1 电路原理设计

电路原理部分主要由电源电路、充电管理电路、主控电路、麦克风电路、音频输出电路、显示电路、串口下载电路以及其他交互电路组成

4.1.1电源电路

首先是电源的输入端，采用了DB125-2.55-2P作为电池输入，直接连接系统的BAT和GND；

然后是Type-C接口，由Type-C提供充电所需的5V电压；

电源部分采用了一颗5V转3.3V的LDO，实际上SF32LB52模块自带有LDO，使用时可不焊接，当模块ldo出现问题时可作为备用（实际在调试过程中还真遇到了）

4.1.2充电管理电路

充电管理电路基本上是按照手册推荐的外围电路设计的，其中一些要点如下：

C9是需要在布线时要尽量靠近芯片，使VIN-C9-EP回路尽量短；

R6和C7的作用：吸收充电器插入瞬间产生的高压脉冲，以保护IP5306；

LED1-LED4：选用的使4灯电量显示，分别表示25%~100%，这样比较直观；也可以选用1灯模式到3灯模式，按照手册接线即可；

VOUT是作为充电宝功能使用的，为5V输出；

L1电感使用时应注意最大工作电流，因为IP5306最大可输出2.4A（电池允许情况下），实际只用小智AI的话用不了这么大的电流。

4.1.3主控电路

主控电路绘制比较简单，主要是外接电源和GND，其他需要连接的线直接添加网络标签，空脚用网络标签扇出即可；

需要注意的是U1.2要先连接好线后再拖到U1.1内部，不然连不上线；

4.1.4麦克风电路

SF32LB52模块中有专门的MIC_BIAS引脚和MIC_ADC_IN引脚，所以麦克风的VDD引脚直接通过R7接到MIC_BIAS引脚以获取基准电压即可，实测1K电阻效果还是比较灵敏的；C10和C11则是降噪使用的，可根据实际情况进行调试；

4.1.5音频输出电路

音频输出（扬声器）部分基本上和训练营的原理图是一致的，只是封装不同而已；

其中R11和R10是调整音量大小的，原设计是10K，实测10K音量太小了，中途换过5.1K，也不是很理想，推荐使用2K，但我没有2K，就用1K代替了，实测效果还行，音量比较可以；

C14和C15与音频输出噪声有关，实际使用时可以调试。

4.1.6 屏幕显示电路

屏幕部分比较简单，直接与主控相连即可

4.1.7 串口下载电路

串口下载电路基本上也是按照手册推荐的参考电路进行设计，此外增加了3个测试电，以防串口下载不成功时，可以通过其他下载工具进行下载。

4.1.8 其他交互电路

最后还剩下一个按键交互、电压选择以及空脚引出了；其中SW3是预留按键，未设定功能；SW4 PA34_KEY 是唤醒键 + 语音输入键，按下 SW4 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，这里的按键规格都是以自己现有的按键进行设计的，其他类型的按键也可以使用；

设计之初是想选择性的用VBAT或VOUT作为系统供电的，但实际上只能用BAT供电，不能用VOUT供电，因为SF32LB52模块电压要求范围是3.7V~4.7V，而VOUT是5V！！！，特别需要注意！！！

空脚排针用作后续开发板使用，这里只需要连接对应网络标签即可。

4.2PCB设计

PCB除了开关、按键、排针等部件选择的插件，其他电阻电容、soc均采用了贴片的封装，且仅有电源接口和空脚排针是布置在了底面，其他器件全部布置在了顶面；一方面是方便布线，另一方面是为了让底面足够平整，才能容纳下2000mA的电池。

器件的按照功能进行分板块进行摆放，其中充电管理与主控之间由滑动开关进行控制，如果充电管理部分出现问题，也可舍弃的，用自带充电接口的电池即可，大大降低烂尾风险（也不是不能用哈哈哈），串口下载部分同理。

功能实现部分的线基本上都是走的顶面，所以底面就留出了大部分空间可以走底面的线了。

最后，检查DCR无报错，就可以在嘉立创PCB下单打样了。

4.3PCB打样

设计完成后，可直接在立创EDA中点击PCB下单，检查无误后跳转到嘉立创PCB下单平台，然后根据提示进行下单即可，这里非常感谢嘉立创提供的免费打样。

下单完成后就可以同步下单元器件了，然后就静待PCB到手吧。

 

4.4焊接

焊接的方式有多种，最基础的就是用电烙铁和焊锡丝焊接，还有一种就是先上锡膏，再贴片，然后加热，我这里选择的是后者；

上锡膏时，可以先准备一个钢网，在PCB下单时可以选择制作钢网

当然，我这里还是选择的时先将PCB图导出为DXF文件，再到shapr 3D中拉伸一下，然后3D打印出来作为钢网了。

刷好锡膏后就可以安装元器件了，然后在高温焊台上进行加热焊接：

加热后，可能会有部分器件错位或者连锡，需要用烙铁重新补焊。

焊接完成后，将多余的锡珠、锡渣、其他杂质等清理干净，并用万用表检查有无短路（最最基本的要测试下 vcc和 gnd ）。

4.5 外壳设计

电路设计完成后，其实就可以进行外壳设计了，主体部分就是用的立创EDA进行绘制的，详见下图，在放置中有有关3D外壳的内容，可以进行一些简单的边框、螺丝柱、挖槽、新建实体等操作；

 我是第一次使用立创EDA进行外壳设计，上手还是比较容易的，立创也出了教程，这里就不展开说明了，看一下在立创EDA中设计的外壳吧

这里主要结合电路按键、Type-C接口、麦克风、屏幕、排针等位置进行了外壳的主体设计，但还不够美观，于是我将建立好的主体模型又导出到shapr 3D中进行了细节调整，最终的模型设计如下：

其实在设计的时候考虑过将正面设计成半透明，看着也挺酷的，但是考虑到实际加工，只有不透明的材料，还是选择的粉白配色。

设计完成之后，就可以3D打印加工了，看到实物效果也还不错，比较小巧可爱。

这里是先采用的FDM打印验证，材料有点受潮了，为了打印质量，我把小件和不平的部分分开打印的，然后再用胶水粘接，实际效果还行（装配好的看后面的实物图）。

4.6固件烧录

硬件焊接完成并检查没有问题后（最基础的短路、断路检查无误后），可以先插上Type-C，然后用万用表检查对应的BAT电压（还未接电池，只是检查充电电压是否为4.2V）、VOUT电压（5V）是否正常，如果正常，说明IP5306工作正常；

用跳线帽将BAT和VOUT1短接，用Type-C线将主板与电脑相连，打开开关，查看电脑设备管理器中是否有CH340的串口号，如果有，则说明CH340N工作正常，串口下载问题不大；

如果以上充电管理部分、串口下载部分有问题，项目还是可以正常进行的；如果充电管理部分有问题，就用带充电口的充电电池即可，如果串口下载部分有问题，用其他CH340串口下载工具下载即可，主控的TX、RX已引出，如果觉得位置不够，也可以直接接R16和R17靠近主控的一端即可，分别对应TX和RX。

烧录固件前，先进行命令工具和固件下载，

命令工具下载位置：https://github.com/OpenSiFli/sftool/releases

固件下载位置：https://github.com/78/xiaozhi-sf32/releases/tag/v1.3.2（附件也有固件，只是小智的固件更新很快，可以关注有没有更新）

下载后进行解压，得到bootloader.bin、ftab.bin、ER_IROM1.bin、ER_IROM2.bin、ER_IROM3.bin共5个bin文件

将sftool工具复制到有这5个文件的文件夹中，然后在空白处右键，点击“在终端中打开”。

输入命令（命令详见附件），回车，开始烧录。

烧录完成后，根据提示，进行配网后就可以使用了（Type-C功能正常的话可以先不接电池，直接连接Type-C连接供电，实测也可以使用）。

配网时的一些注意事项：

a.连接蓝牙前需要打开蓝牙网络共享（注意这个选项不是在蓝牙设置中的，而是在热点设置里面的）

b.小智后台：https://xiaozhi.me。 进入后，点击控制台，用手机号登录。

看一下烧录好的小智吧

最后将外壳装上，一个轻盈可爱的小智桌面助手就出生了

 

注：请前往嘉立创EDA 生成/上传设计文件，文件完成后，相关文稿将自动生成至项目详情；这里可以详细说明您的项目实现原理和机制、注意事项、调试方法、测试方法等。推荐图文并茂的形式向别人介绍您的想法。

 

*5、软件部分

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请输入内容…

本次项目主要还是使用的开源小智固件，烧录方法也在硬件部分有描述，参考烧录即可。

后续参考思澈科技的MCP教程，也是成功接入了12306、高德地图等服务，提高了项目的可玩性；参考教程：AI小智+MCP服务最全教程，十分钟让你的小智变聪明_哔哩哔哩_bilibili

 

注：若您的项目涉及软件开发，请在附件上传对应的工程源码。这里可以详细说明您的软件流程图、功能模块框图、相关算法的解释或科普、源码结构、编译环境的搭建和配置、源码编译方法、程序烧录方法等。推荐图文并茂的形式向别人介绍您的想法。

 

*6、BOM清单

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请输入内容…

PCB*1

元器件BOM见附件

3.7V锂电池*1

正面外壳*1

背面外壳*1

扬声器支架*1

装饰件及按键共5个小件

注：项目涉及的BOM清单。在嘉立创EDA 生成/上传设计文件后，BOM将自动生成至项目详情；建议包括型号、品牌、名称、封装、采购渠道、用途等内容。具体内容和形式应以表达清楚项目构成为准。

 

*7、大赛LOGO验证

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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。

点击zip下载大赛logo标识！ （大赛标识）.zip

 

* 8、演示您的项目并录制成视频上传

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视频演示详见附件

或者哔哩哔哩：【#第十届立创电赛#：小智AI演示】https://b23.tv/f9RY6Hw

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；

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。

 

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