使用Arduino和Google Assistant的声控调频收音机

如今，我们大多数人都喜欢通过智能手机听音乐。但是几年前，情况并非如此，那时，FM收音机是收听音乐，播客，新闻和其他内容的首选。如今，没有人听广播中的音乐，新闻和其他新闻，奶奶和爷爷是一个例外。

因此，为了稍微恢复FM广播的旧荣耀，在这个项目中，我将使用Google Assistance 和流行的RDA5870M Superheterodyne接收器IC来构建语音控制FM广播。

另外，请检查我们以前的FM广播电路：

基于Arduino的FM收音机
使用Arduino的智能手机控制FM收音机
简单的FM发射器电路
如何建立FM发射电路

RDA5807M集成电路

RDA5807M是一款非常现代的单芯片FM立体声无线电调谐器，具有完全集成的合成器，IF选择性，RDS / RBDS和MPX解码器，支持50MHz至115MHz的频率范围。这是一种非常便宜的单芯片FM接收器IC，只需很少的外部组件即可运行。该IC使用I2C接口与任何主设备进行通信，因此所有这些功能使其非常适合便携式设备。

该IC具有内部音频处理器，这是其出色的音频质量的原因。

一些基本功能包括-

支持全球频段
支持RDS / RBDS
数字低中频调谐器
完全集成的数字频率合成器
数字自动增益控制（AGC）
低音增强
直接支持32Ω电阻负载
集成LDO稳压器等

您可以通过使用RDA5807进行基于Arduino的FM Radio项目来了解有关此IC的更多信息。

集成电路PT2258

PT2258是用作6通道电子音量控制器的IC ，该IC使用专门为多通道音频视频应用设计的CMOS技术。

该IC提供I2C控制接口，衰减范围为0至-79dB，步长为1dB，采用20引脚DIP或SOP封装。

一些基本功能包括-

6输入和输出通道（用于5.1家庭音频系统）
可选的I2C地址（用于菊花链应用）
高通道分离度（用于低噪声应用）
信噪比> 100dB
工作电压为5至9V

先前我们在PT2258数字音频音量控制项目中对此IC进行了解释。如果您想进一步了解该IC，可以检查该项目。

原理图

Google Assistant控制的FM收音机的电路图如下：

所需组件

NodeMCU微控制器– 1
PT2258数字音量控制器– 1
RDA5807 FM收音机模块– 1
SPDT继电器6V – 1
1n4007二极管– 1
螺丝端子5mmx2 – 1
3.5毫米耳机插孔– 1
逻辑电平转换器– 1
10K电阻器，5％-4
150K电阻器，5％-4
100K电阻器，5％-2
10uF电容器– 6
0.1uF电容器– 1
跳线-10

我们如何从Google Assistant获取数据？

上图为您提供了Google Assistant和NodeMCU之间通信过程的基本概念。

Google助理有权修改Adafruit IO服务器中的数据，以使使用MQTT的IFTTT充当代理。

如果服务器端（Adafruit IO）发生任何数据更改，则这反映在NodeMCU端。为此，您需要按照以下说明进行操作-

设置一个Adafruit帐户进行交流

首先，创建一个Adafruit IO帐户。使用您的凭据登录到Adafruit IO，或者如果没有帐户，请注册。我们以前使用Adafruit IO来构建Alexa控制的LED，Raspberry Pi家庭自动化以及许多其他基于IoT的项目。

登录到Adafruit帐户后，

单击仪表板，然后单击 操作>创建新仪表板。

接下来，我们将为新仪表板添加一个新名称和简短描述。

创建仪表板后，您需要从帐户中获取用户名和活动密钥，这是Arduino代码中所要求的。您可以通过单击KEY图标来获得。

之后，做三个方块；一个切换块，一个量块，一个文本块。

这些块非常重要，因为这些块负责Google协助和NodeMCU之间的通信。

要进行屏蔽，您需要单击右上角的+号。

接下来，我们将做块。

接下来，您需要设置每个块，为此，您需要在特定块上打钩并单击“下一步”。

对于此项目，除了切换按钮外，无需更改任何设置。

切换按钮中的文本为大写字母，您需要将其设置为小写字母并更新更改。

就是这样，这是您在adafruit IO中设置所需的所有内容。

我的最终屏幕看起来像这样-

为FM广播设置IFTTT经纪人

与往常一样，注册，如果你没有一个帐户，或登录如果您已经拥有一个帐户。

现在，您需要创建一个Applet。为此，请按照以下步骤操作：

要制作小程序，请单击您的帐户图标，然后单击创建。

在创建屏幕中，如果之后单击+图标。

之后，您需要允许访问您的Google帐户。

为此，您需要在搜索栏中搜索Google Assistant，然后单击Google Assistant图标。

在下一屏中，我们必须选择一个触发器，

记住，我们在Adafruit IO Server中创建了三个模块，我们需要为这三个模块创建触发器。

首先，为此，我们需要选择 说出带有文字成分的短语。

在下一个屏幕中，我们必须输入您想说的内容以及Google助手应该回复您的内容。

然后单击创建触发器按钮。

接下来的屏幕看起来是这样的，因为你已经完成了。如果一部分，它的时间，然后部分，点击+后标志则。

将显示如下图所示的屏幕，搜索Adafruit，然后单击Adafruit图标。

接下来，使用IFTTT授权您的Adafruit帐户，然后单击“连接”。

接下来，您必须单击“将数据发送到Adafruit IO”。

然后，您将看到您之前在Adafruit帐户中创建的Feed的下拉菜单。

选择任何一个，然后单击“创建动作”，这三个步骤都需要执行。

这样，标志着IFTTT流程的结束，我的小程序最终屏幕如下所示，

Arduino代码和说明

那里有Arduino代码来管理IC之间以及Adafruit IO IFTTT和WIFI之间的所有通信。本教程末尾提供了此Arduino Nano FM收音机的完整代码。代码有点冗长和复杂，这里我们逐行解释了完整的代码。

首先，我们需要包括所有必需的库，它们是：

#包括 // ESP8266 NodeMCU开发板的库#include // I2C通信需要电线库#include //需要PT2258库与IC #include通信 // RDA5807M库用于与RDA模块#include通信// Adafruit MQTT需要MQTT #include // Adafruit MQTT适用于MQTT Client

然后，为WI-FI定义SSID和密码，这是路由器的SSID和PASSWORD。

const char * ssid =“ Android”; //路由器的SSID const char * password =“ 12345678”; //路由器的密码

然后，我们定义两个布尔值和一个变量，布尔值用于保存IC的通信状态，而volume变量用于设置音量。

bool potStatus; //当MCU与IC bool radioStatus之间建立通信时为1；//当MCU与IC之间的通信建立时int = 15；否则为1；// IC的默认音量级别以

然后，我们设置一个名为 Relay_Pin 的GPIO引脚来打开或关闭放大器。

#define Relay_Pin D7 //此引脚用于打开和关闭无线电

接下来，我们需要定义所有与Adafruit IO通信的必要定义。

#define AIO_SERVER“ io.adafruit.com” #define AIO_SERVERPORT 1883 //为SSL使用8883 #define AIO_USERNAME“ debashis13” //用您的用户名替换#define AIO_KEY“ aio_Qyal47xo1fYhc55QB1lEPEirnoFp” //用您的项目Auth密钥替换

以下定义 FIX_BAND 是该库使用的专有定义。

下一条已定义的语句设置模块的内部容量。

#define FIX_BAND RADIO_BAND_FM // <该草图将调谐的波段是FM。#define FIX_RADIO_VOLUME 6 /// <模块的默认体积。

接下来，为PT2258，RDA5807M和 WiFiClient 创建所需的对象。

PT2258 digitalPot; // PT2258对象RDA5807M无线电; // RDA5807M对象WiFiClient客户端; // WiFiClient对象

然后通过传入WiFi客户端和MQTT服务器以及登录详细信息来设置MQTT客户端类。

Adafruit_MQTT_Client mqtt（&client，AIO_SERVER，AIO_SERVERPORT，AIO_USERNAME，AIO_KEY）;

//通过传入WiFi客户端和MQTT服务器以及登录详细信息来设置MQTT客户端类。

然后，我们需要订阅一个提要。您可能会问什么？

如果某些值，某些参数在Adafruit服务器中发生更改，则更改将在此处反映出来。

Adafruit_MQTT_Subscribe Radio_Station = Adafruit_MQTT_Subscribe（&mqtt，AIO_USERNAME“ / feeds / Radio_Station”）; //用于订阅Feed的方法Adafruit_MQTT_Subscribe Toggle_FM = Adafruit_MQTT_Subscribe（&mqtt，AIO_USERNAME“ / feeds / Toggle_FM”）; //订阅Feed的方法Adafruit_MQTT_Subscribe Volume = Adafruit_MQTT_Subscribe（&mqtt，AIO_USERNAME“ / feeds / Volume”）; //用于订阅Feed的方法

下面是 MQTT_connect（）函数的函数原型。

void MQTT_connect（）; // MQTT Connect的函数原型

然后，我们开始设置过程。首先，我们使用begin方法开始UART通信。

Serial.begin（9600）; // UART开始Serial.println（）; //添加额外的行以隔开Serial.println（）; //添加额外的行以隔开接下来，我们完成所有与WiFI相连的常规操作**************** WiFi连接所需的所有常用功能*********************** / Serial.print（“ connecting to”）; Serial.println（ssid）; WiFi.mode（WIFI_STA）; WiFi.begin（ssid，密码）;而（WiFi.status（）！= WL_CONNECTED）{delay（500）; Serial.print（“。”）; } Serial.println（“”）; Serial.println（“ WiFi已连接”）; Serial.println（“ IP地址：”）; Serial.println（WiFi.localIP（））; / **************** WiFi连接所需的所有常用物品*********************** /

接下来，调用 Wire.begin（）方法实例化I2C连接，我们调用 Wire.setClock（）方法将I2C频率固定为100KHz，因为这是PT2258 IC的全速。

Wire.begin（）; //开始I2C启动序列Wire.setClock（100000）; //将I2C时钟设置为100KHz

接下来，为PT2258和RDA5807 IC调用 init（）方法，并将返回状态保存为先前定义的布尔值。

potStatus = digitalPot.init（）; radioStatus = radio.init（）;

接下来，检查MCU是否能够与IC通信。我们使用两个 if else 语句执行此操作。

如果（potStatus）{Serial.println（“找到PT2258设备！”）; } else {Serial.println（“无法启动PT2258”）; } if（radioStatus）{Serial.println（“ Found RDA5807M Device！”）; } else {Serial.println（“无法启动RDA5807M”）; }

接下来，从MQTT库中调用subscription方法。如果我们订阅的提要中发生任何更改，MQTT服务器将通知我们。

mqtt.subscribe（&Radio_Station）; //为Radio_Station feed mqtt.subscribe（&Toggle_FM）;设置MQTT订阅 //为Toggle_FM feed mqtt.subscribe（&Volume）;设置MQTT订阅 //为批量供稿设置MQTT订阅

接下来，我们将中继引脚设置为输出，并将引脚状态设置为低电平

pinMode（D7，输出）; digitalWrite（D7，LOW）;

接下来，设置一个预定的无线电音量，此参数设置RDA5807 IC的内部音量，这标志着我们设置过程的结束。

radio.setVolume（FIX_RADIO_VOLUME）; //接下来，我们设置标准化广播音量radio.setMono（false）; //我们不希望芯片提供单声道输出radio.setMute（false）; //我们不希望芯片在开始时静音

我们通过调用 MQTT_connect（）函数开始循环，该函数建立与MQTT服务器的连接。

在MQTT连接功能中，我们尝试进行三次以建立与MQTT服务器的连接。

如果成功，则会收到一条成功消息，否则会收到一条错误消息。

无效的MQTT_connect（）{int8_t ret; // 8位整数，用于存储重试//如果已连接，则停止。如果（mqtt.connected（））{返回；} Serial.print（“正在连接到MQTT…”）; uint8_t重试= 3; while（（ret = mqtt.connect（））！= 0）{// connect将为连接的Serial.println（mqtt.connectErrorString（ret））返回0。Serial.println（“正在5秒钟内重试MQTT连接…”）; mqtt.disconnect（）; 延迟（5000）; //等待5秒钟重试-; if（retries == 0）{//基本上死了，等待WDT在（1）时将我重置；}} Serial.println（“ MQTT已连接！”）; }

接下来，首先创建一个指向 Adafruit_MQTT_Subscribe 对象的指针。我们将使用它来确定接收到哪个订阅。

Adafruit_MQTT_Subscribe *订阅；

接下来，我们等待订阅消息。

对于来自MQTT服务器的任何消息， mqtt.readSubscription（timeInMilliseconds）将侦听特定时间。

如果在超时之前收到消息，它将用指向订阅的指针进行回复，或者只是超时并返回0。在这种情况下，它将等待2秒。

而（（subscription = mqtt.readSubscription（20000）））

如果发生超时，则 while 循环填充将失败。如果没有，我们将比较哪些订阅，并将获得我们的已知订阅。

在此代码中，我们对所有三个订阅的提要进行此操作。

if（订阅==&Toggle_FM）if（订阅==&Radio_Station）if（订阅==&Volume）

这些是您需要在循环部分中理解的主要三个参数。

代码的此部分用于监视和设置 Toggle_FM 提要。

if（subscription ==&Toggle_FM）//是否是来自Toggle_FM Feed的消息{Serial.print（F（“ Got：”））; Serial.println（（char *）Toggle_FM.lastread）; //打印Feed数据仅用于调试，如果（String（（char *）Toggle_FM.lastread）== String（“ on”））//我们将接收到的数据与已知参数进行比较，在这种情况下，我们期望“ on “是来自服务器{//，但是在此之前，我们必须将其设置为字符串，从而使comparisin超级简单digitalWrite（D7，HIGH）; //如果我们从服务器上获得“ on”字符串， D7引脚HIGH} if（String（（char *）Toggle_FM.lastread）== String（“ off”））// //我们再次检查字符串off {digitalWrite（D7，LOW）; //如果得到一个来自服务器的“关闭”字符串，我们将D7引脚设为LOW}}

代码的此部分用于监视和设置 Radio_Station 提要。

如果（订阅==&Radio_Station）{Serial.print（F（“ Got：”））; Serial.println（（char *）Radio_Station.lastread）; if（String（（char *）Radio_Station.lastread）== String（“ Big FM”））//听到我们正在检查字符串Big FM {radio.setBandFrequency（FIX_BAND，9270）; //如果上述条件为真，则将radoi通道设置为92.7MHz} //上述过程在if（String（（char *）Radio_Station.lastread）== String（“ Red FM”））{ radio.setBandFrequency（FIX_BAND，9350）; } if（String（（char *）Radio_Station.lastread）== String（“ Radio Mirchi”））{radio.setBandFrequency（FIX_BAND，9830）; }}

代码的此部分用于监视和设置音量Feed。

if（subscription ==&Volume）// //听到我们正在检查字符串Volume，它是字符串格式的整数值//我们必须将其转换回整数以借助PT2258更改音量IC Serial.print（F（“ Got：”））; Serial.println（（char *）Volume.lastread）;体积= atoi（（char *）Volume.lastread）; //我们正在使用atoi（）方法将字符指针转换为整数volume = map（volume，0,100,79,0）; // map（value（fromLow，fromHigh，toLow，toHigh）// //因为pt2258仅了解以dB为单位的整数值// //我们将0dB-79dB的值映射到0％-100％。 digitalPot.setChannelVolume（volume，0）; //毕竟，我们要设置PT2258 IC digitalPot.setChannelVolume（volume，1）的通道0的音量； //毕竟，我们要为PT2258 IC的通道1设置音量}}

使用Arduino测试语音控制FM收音机

为了测试电路，使用了以下设备-

具有13-0-13抽头的变压器
两个4Ω20W扬声器作为负载。
电话以使用Google助手。

在上一篇文章中，我向您展示了如何使用TDA2050 IC制作一个简单的2x32瓦音频放大器，我还将在演示中使用它。

我弄乱了机械电位计，并用两条小的跨接电缆将两条引线短路了。现在，借助两个按钮，我能够更改放大器的音量。

进一步增强

可以对该电路进行许多进一步的增强。

由于音频源在NodeMCU旁边工作，因此存在各种噪声问题，因此我们需要实现额外的屏蔽以提高抗扰性。
将整个电路构建到PCB上将提高抗扰性。
可以在该IC上添加其他滤波器以消除噪声。

希望您喜欢本文并从中学到新东西。如有任何疑问，可以在下面的评论中提问，也可以使用我们的论坛进行详细讨论。