如何製作一台易於編程的收音機
收音機是最經典的電子設備之一，至今仍然非常實用。有趣的是，收音機不僅可以購買現成的，還可以自製——甚至可以整合微控制器以便於編程。這樣一來，你的自製收音機就不僅僅是一個「廣播接收器」了，而可以成為一個功能齊全、可擴展的項目：顯示電台名稱、儲存預設頻道、自動調節音量，甚至可以透過按鈕、應用程式或物聯網設備進行控制。
本文討論如何用相對容易找到的元件、經濟實惠的成本和對初學者友好的流程來構建一個易於編程的收音機。
1. “易於編程”的收音機概念
易於編程的收音機通常採用預先安裝的收音機調諧器模組（FM/AM 或僅 FM），並透過 I2C 等數位通訊方式進行控制。這表示您無需設計複雜的射頻電路（射頻電路通常設計難度較高，且需要專用測量設備）。微控制器（Arduino/ESP32）只需向調諧器模組發送指令：選擇頻率、搜尋電台、儲存預設等等。
對於初學者來說，最受歡迎的選擇是基於 Si4703 或 RDA5807 模組的 FM 收音機，因為：
價格便宜，容易找到。
– 透過 I2C 控制（易於編程）。
– 能夠穩定接收調頻廣播。
– 提供大量文件和程式範例。
2. 所需組件
以下是建立易於編程的調頻收音機的推薦組件清單：
1. 微控制器
簡單之選：Arduino Nano/Uno
– 更進階的選擇：ESP32（可新增 Wi-Fi/藍牙功能）
2. FM收音機模組
– 建議：RDA5807M（簡單且便宜）
– 備選方案：Si4703
3. 音頻放大器模組
例如 PAM8403（3W 放大器，體積小，易於使用）
4. 揚聲器 4Ω/8Ω (1–3W) 或輸出至耳機
5. 螢幕（可選，但很有用）
– 0.96吋I2C OLED或16×2 I2C LCD用於顯示頻率
6. 按鈕/編碼器
– 用於調音的上下按鈕
– 旋轉編碼器（選購），帶來真正的收音機體驗
7. 天線
– 對於調頻廣播來說，70-80公分長的電纜通常就足夠了。
8. 電源
– 5V（行動電源、USB轉接器或電池+升壓器/充電器）
9. 跳線、麵包板/PCB板和盒子（可選）
3. 簡單電路原理圖
電路原理：
– 微控制器透過 I2C 與無線電模組通訊：
– 自然資源到自然資源
– SCL 到 SCL
– VCC 接 3.3V 或 5V（調整模組）
– GND 到 GND
– 收音機模組的音訊輸出連接到擴大機的輸入端：
– LOUT/ROUT（或音訊輸出）→ 擴大機 L/R 輸入
– 音頻接地 → 放大器接地
– 擴大機輸出至喇叭：
– OUT+ 和 OUT- 至揚聲器
旋鈕：
– 將按鈕連接到 Arduino 數位接腳 + GND（使用內部上拉電阻）
如果使用 I2C OLED 顯示器：
– 連接到同一個 SDA/SCL（I2C 可以共用線路），只要 I2C 位址不衝突即可。
重要提示：某些無線電模組在 3.3V 電壓下運作效果最佳。如果您使用的是 5V Arduino，請確保您的模組支援 5V 電壓，或使用電平轉換器。
4. 程序邏輯（工作原理）
一般來說，廣播節目就可以了：
1. I2C初始化
2. 初始化RDA5807模組
3. 設定初始頻率（例如 99.9 MHz）
4. 讀取按鈕輸入：
– “+”按鈕可增加頻率（例如 +0.1 MHz）
– “-”按鈕降低頻率。
– 「搜尋」按鈕（選購），用於自動掃描
5. 在螢幕上顯示頻率
這種結構使收音機易於擴展。您可以新增預設頻道（頻道記憶）、睡眠定時器，甚至可以透過應用程式進行控制。
5. 簡易實作範例（Arduino + RDA5807 + OLED）
以下是實際操作步驟概述：
步驟 1：準備圖書館
例如，尋找適用於 RDA5807 的 Arduino 庫：
– 從 Arduino IDE 庫管理器中選擇“RDA5807”或“RDA5807M”。
對於OLED：
– Adafruit SSD1306 和 Adafruit GFX（或 U8g2）。
步驟 2：寫出最小特徵
首先介紹核心功能：
– 設定音量()
– 設定頻率()
– 顯示頻率()
步驟 3：新增按鈕
使用 `INPUT_PULLUP` 可以實現簡單的按鈕序列：
按鈕的一條引腳連接到數位引腳
按鈕的一端接地
6. 讓收音機更穩定、更清晰的技巧
1. 天線的影響非常大。
可以使用75公分長的電纜作為簡易天線。將其連接到模組的天線引腳（如果有）或資料手冊中建議的連接點。
2. 將音訊路徑與電源路徑分離。
電源線靠近音頻線時，經常會產生雜訊。請使用短線並整齊地佈線。
3. 使用去耦電容
在收音機和放大器模組附近添加 0.1µF 和 10µF 電容器，以降低雜訊。
4. 良好的接地
如果可能，盡量將所有接地端連接到一個主接地點（星形接地）。
5. 音箱和揚聲器位置
揚聲器和箱體的擺放位置會影響音質。小型箱體搭配合適的通風孔，聽起來會更緊湊。
7. 功能開發（使「易於編程」更具吸引力）
基本收音機啟動並運行後，您可以添加以下功能：
– 電台預設（1-10 個記憶按鈕）
將頻率儲存到 EEPROM（Arduino）中，這樣在關機時就不會遺失。
自動掃描
收音機會掃描頻率，當訊號強時停止掃描。
– RDS（無線資料系統）
部分模組支援顯示站點名稱/文本，具體取決於硬體。
數位音量控制
這可以透過無線電模組或放大器來實現（如果放大器支援數位電位器）。
– 省電模式/睡眠定時器
適用於便攜式收音機。
– ESP32 + Web 控制
使用 ESP32，您可以透過手機瀏覽器控制頻率。
8. 預計成本和困難
預計費用（可能因商店/地區而異）：
– Arduino Nano：40-80印尼盾
– RDA5807 模組：20 至 40 印尼盾
– PAM8403：10-20印尼盾
– OLED I2C：30萬至60萬印尼盾
講者：10萬至30萬印尼盾
簡單工程總成本：約 100 萬至 200 萬印尼盾。
難度等級：初級到中級。對於初學者來說，主要挑戰通常是接線、確保無線電模組相容（3.3V/5V）以及找到合適的庫。
9. 結論
製作一台可程式收音機既有趣又有教育意義。透過使用像RDA5807這樣的數位調諧器模組，您可以專注於程式設計和功能，而無需關注複雜的射頻電路。最終您將獲得一台現代化的DIY調頻收音機，並可依照自己的喜好進行客製化：新增顯示器、預設頻道、掃描功能，甚至可以使用ESP32透過網路進行控制。
如果你願意，我可以幫你準備：
– 最經濟型版本的元件清單，
– 根據你的開發板類型（Arduino 或 ESP32）繪製接線圖，
– 以及可直接上傳的程式碼範例（加上預設和自動掃描功能）。
