小智AI硬件搭建指南

小智AI聊天机器人硬件搭建指南

本文详细介绍了搭建小智AI聊天机器人所需的硬件清单、组装步骤和接线方案，适合有一定电子基础的DIY爱好者参考。如果你想自己动手搭建一台小智AI，这份指南将为你提供详细的指导。

一、DIY所需硬件清单

1.1 核心组件

• 开发板：ESP32-S3-DevKitC-1（推荐选择 WROOM N16R8 模组）
• 数字麦克风：INMP441
• 功放：MAX98357A
• 腔体喇叭：8Ω 23W 或 4Ω 23W
• 导线：跳线一盒，杜邦线若干
• 400孔面包板 2块
• 128x32 I2C(IIC)液晶显示屏，SSD1306驱动（推荐）
• ML307R Cat.1 4G模组，AT固件版（可选）
• 6*6mm立式轻触开关（可选）

1.2 辅助工具

除了核心组件外，你可能还需要以下工具：

• 万用表
• 电烙铁套件
• 钳子三件套
• Type-C数据线
• 用于烧录固件的PC

二、硬件详细说明

2.1 开发板（ESP32-S3-DevKitC-1）

尽量选择N16R8配置，即16MB Flash和8MB PSRAM的配置。N8R2配置需要进行额外设置：

• 把PSRAM的工作模式从OCTAL改为QUAD
• Flash大小改为8MB
• 自定义分区表改为partitions_8M.csv
• 重新编译固件

注意：部分开发板的RGB灯未接通，需要焊接灯座旁边的两个小焊点。建议购买时选择已接通RGB灯的版本。

2.2 MEMS数字麦克风（INMP441）

这是最小的电子元件，焊接难度较大。新手建议购买已焊接好的成品。自行焊接时注意：

• 不可以让引脚和半环形金属线接通
• 使用杜邦线接线时，不能把VDD和GND反接，否则容易烧坏（建议多买一个备用）

2.3 数字功放（MAX98357A）

建议购买已经焊接排针的成品，使用面包板连接。

2.4 腔体喇叭（8Ω 3W 或 4Ω 3W）

端子可自行选择或不要。

2.5 导线

如果使用杜邦线连接（不使用面包板），请额外购买几条1分2的分叉线（母线），用于麦克风和数字功放的短接，以解决开发板的电源3V3和接地GND排针接口不够用的问题。

2.6 面包板（推荐）

强烈建议使用面包板组装，否则电子元件多起来后容易混乱。推荐使用两块400孔面包板拼接，将开发板安装在中间，最大化利用面包板空间。

面包板基础知识：

• 面包板分区块，中间两个区块相同数字横向的每行是连通的（中间隔断除外）
• 正负红蓝线是竖向每列连通的（如有隔断除外）

2.7 OLED显示屏（可选）

购买时需确认使用SSD1306驱动，建议选择GND开头的新版OLED屏幕。

2.8 Cat.1 4G模块（ML307R，可选）

ML307R是中移物联推出的Cat.1物联网模块，DC版比DL版增加了OpenCPU SDK二次开发支持。购买时需确认是AT固件版本。

使用说明：

• 此模块用于连接4G移动数据网络，实现AI联网对话
• 适合户外等无WiFi环境使用
• 建议选择可插拔卡的模块，如经常使用可用手机副卡（模块自带的流量卡每月流量可能不够）

2.9 微动开关/按钮（可选）

使用6*6MM微动开关/轻触开关，在面包板上请岔开横行插入。新手建议使用2脚的直插按钮，避免短接引脚。

三、购买指南

3.1 购买渠道

在电商平台选购时，请注意：

• 部分电子元件可能未焊接引脚，可与商家沟通进行焊接或选择焊接好的商品
• 尽量选择信誉高、销量大、评价好的店铺
• 购买咨询和售后质量问题请自行与商家协商

3.2 电烙铁入门

如果你是新手，可以选择购买焊接好的版本，或先观看电烙铁入门教程再进行焊接，避免损坏电子元件。

推荐教程：小白的电烙铁使用入门

四、接线方案

4.1 ESP32-S3-DevKitC-1标准版（44 IO引脚）接线

此接线方案适用于小智AI聊天机器人固件版本 >=V0.3.0。

注意：如果不使用面包板，请使用1分2的分叉线解决电源3V3和接地GND排针接口不够用的问题。

麦克风接线（INMP441）

功放接线（MAX98357A）

喇叭接线

• 音频+ 接喇叭正极（一般红线）
• 音频- 接喇叭负极

OLED显示屏接线（可选）

4G模块接线（ML307R，可选）

按钮接线（0.4.1版本及以上）

注意：

• 如果使用MAX98357A的BGA封装版本（较小），可以不接GAIN_GND短线
• 请以表格引脚对照为准，预览图仅作外观参考
• 麦克风如果焊接反了（进声孔朝下，排针朝上），可参考群文件中的反接图

4.2 ESP32-S3-DevKitC-1果云版（42 IO引脚）接线

果云版与标准版的主要区别：

• 果云版少几个引脚，多了4个固定开孔
• 版本1左上方3V3供电口调整到左下方
• 版本2左边增加了GPIO19、GPIO20
• 版本1左边的GPIO13、GPIO14、5VIN对应调整到版本2右下方
• 版本2少了左右最下方的两个GND

但外部模块的引脚接线与标准版相同，使用相同固件。

五、高级接线知识

5.1 外接按键详解

5.1.1 音量调节

• 固件版本0.3.3新增音量调节按钮：GPIO40接按钮，另一端接地，按下增加音量，长按静音
• 固件版本0.4.1增加音量减少按钮：GPIO39接按钮，长按静音，之前的按钮长按变为最大音量

5.1.2 唤醒/中断

固件版本0.3.1以上支持按键唤醒和中断对话：

• 可使用开发板上的Boot按钮
• 或接GPIO0引脚，另一端接地
• 对话时按下可打断，再次按下可唤醒恢复

注意事项：外接按钮时不要直接在开发板上单行连接四脚开关，请错开成两行插接，避免引脚短接。

5.2 跳线颜色方案

建议的统一配色方案：

• VCC：红色和棕色
• GND：灰色和黑色
• 数字信号：咖啡色和橙色

这样可以避免正负极反接。

5.3 不同连接模式

小智AI支持两种连接模式：

5.3.1 Duplex模式

使用一个I2S控制器连接麦克风和功放，适合GPIO数量不多的开发板。

5.3.2 Simplex模式（默认）

使用I2S 0连接麦克风，I2S 1连接功放，比Duplex模式多使用两个GPIO。

默认配置使用Simplex模式，GPIO与电子元件引脚一对一关系，接线相对容易。MAX98357A的VIN引脚可接3.3V或5V。

5.4 液晶屏幕扩展

增加液晶屏幕可显示WiFi或4G信号强度：

5.5 4G模块扩展

注意：4G天线不能离麦克风太近（距离<3cm会有明显干扰）。最简处理方案是将天线粘贴在喇叭的模拟信号线上，远离麦克风。

4G模块需要5V电压供电。由于开发板只有5V VIN输入引脚，没有5V输出引脚，需要在LDO稳压器的近似5V引脚上引出电源。

六、故障排除

6.1 常见问题

1. RGB灯不亮 检查RGB灯旁边的两个焊点是否已接通。如未焊接，可先用导线接通，重启查看是否亮起。

2. 电路故障检查方法

   • 不接电源时：用万用表测试导线是否导通，如距离较远的两个GND引脚或两个3.3V引脚
   • 接电源后：检查GND与其他引脚电压是否在正常值范围

3. 接线完成后安全检查 完成接线后，建议使用万用表检查开发板和已安装电子元件上的GND与VCC(3.3V)之间是否有短路情况。确认无短路后，再接入USB电源。

6.2 隐藏接线提示

MAX98357和INMP441底部有隐藏接线，请特别注意检查。

七、相关文档

• ESP32丐版实现方案 - 低成本方案
• 固件下载与烧录教程 - 获取并安装固件
• 小智AI常见问题 - 常见问题解答
• ESP-IDF开发环境搭建 - 编译自定义固件