第三章 科創(chuàng)板-聲音采集

第三章第3課 科創(chuàng)板-聲音采集

1、認(rèn)識(shí)聲音傳感器并了解其工作原理；

2、掌握聲音傳感器數(shù)據(jù)采集的方法；

3、通過(guò)編程驅(qū)動(dòng)噪聲警報(bào)器的正常運(yùn)行。

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聲音傳感器簡(jiǎn)介——Science

聲音傳感器也可稱為聲敏傳感器，它是一種可以將在氣體、液體或固體中傳播的機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件或裝置，它采用接觸或非接觸的方式檢測(cè)信號(hào)。在電子電路中，聲音傳感器作為一種觸發(fā)器件來(lái)使用，常見(jiàn)的觸發(fā)方式是聲音的有無(wú)。

聲音傳感器的種類有很多，我們科創(chuàng)板用到的聲音傳感器是電容式聲音傳感器。

二、聲音傳感器工作原理及應(yīng)用——Engineering and Technology

STEAM百科

聲音傳感器工作原理

聲音傳感器內(nèi)置一個(gè)對(duì)聲音敏感的電容式駐極體話筒，聲波使話筒內(nèi)的駐極體薄膜振動(dòng)，導(dǎo)致電容的變化，從而產(chǎn)生與之對(duì)應(yīng)變化的微小電壓。這一電壓隨后被轉(zhuǎn)化成0-5V的電壓，經(jīng)過(guò)A/D（A是模擬量，D是數(shù)據(jù)量）轉(zhuǎn)換被數(shù)據(jù)采集器接受，并傳送給計(jì)算處理器；聲音傳感器也可以顯示聲音的振動(dòng)圖象。

聲音傳感器應(yīng)用

1、日常生活

聲音傳感器對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行采樣，應(yīng)用到話筒，錄音機(jī)，手機(jī)等器件中；聲控照明燈內(nèi)裝有聲音傳感器等等。

2、工業(yè)

縫紉設(shè)備生產(chǎn)廠家大部分已采用電子檢測(cè)儀器來(lái)監(jiān)測(cè)聲響，檢驗(yàn)機(jī)器最大聲源的產(chǎn)生處，測(cè)定零部件受力大小、振動(dòng)大小等。

3、軍事

聲音傳感器利用聲波來(lái)確定密閉集裝箱內(nèi)的材料化學(xué)組成，以此加強(qiáng)港口的安全防護(hù)；防御狙擊手的襲擊，聲音傳感系統(tǒng)能對(duì)狙擊火力進(jìn)行定位和分類，并提供狙擊火力的方位角、仰角、射程、口徑和誤差距離等。

4、醫(yī)療

光纖麥克風(fēng)具有對(duì)磁場(chǎng)天然的抗干擾能力，可以應(yīng)用于核磁共振成像的通信，是唯一在核磁共振成像掃描時(shí)，可以在病人和醫(yī)生之間進(jìn)行通訊的麥克風(fēng)。

三、試驗(yàn)與科學(xué)——Technology and Math

1、聲音采集

科創(chuàng)板板載聲音傳感器的管腳為39，而且聲音傳感器采集的信號(hào)為模擬信號(hào)，所以會(huì)用到模數(shù)轉(zhuǎn)換代碼塊，也稱ADC（模擬量轉(zhuǎn)換為）。

認(rèn)識(shí)“初始化模擬輸入管腳”代碼塊以及“獲取模擬輸入值”代碼塊

兩個(gè)代碼塊均位于“輸入\輸出”模塊中。其中“初始化模擬輸入管腳”代碼塊作用為初始化指定管腳為模擬輸入管腳；“獲取模擬輸入值”代碼塊作用為獲取指定管腳模擬輸入的值（范圍為0~4095）。

認(rèn)識(shí)“參考電壓設(shè)置”代碼塊

“參考電壓設(shè)置”代碼塊位于“輸入\輸出”模塊中，它的功能是設(shè)置指定模擬輸入管腳的參考電壓為3.3V，這個(gè)代碼塊對(duì)于科創(chuàng)板板載的傳感器是非常必要的，如果沒(méi)有設(shè)置，板載傳感器的精度就會(huì)受到影響。

獲取聲音傳感器數(shù)值程序如下：

將上面的程序下載到科創(chuàng)板后，會(huì)發(fā)現(xiàn)信息菜單會(huì)有一列0，輕吹聲音傳感器探頭會(huì)發(fā)現(xiàn)信息菜單出現(xiàn)一些數(shù)值，吹得動(dòng)靜越大，數(shù)值越大。

2、OLED屏幕聯(lián)動(dòng)聲音傳感器

我們已經(jīng)可以將聲音傳感器測(cè)得的數(shù)值在電腦上顯示出來(lái)了，那我們是不是也可以讓聲音傳感器測(cè)得的數(shù)值直接顯示在OLED顯示屏上呢？回答是：當(dāng)然能。

認(rèn)識(shí)“轉(zhuǎn)字符串”代碼塊

“轉(zhuǎn)字符串”代碼塊位于“文本”模塊中，作用是將一個(gè)數(shù)字轉(zhuǎn)化為一個(gè)字符串，換句話就是將科創(chuàng)板不可顯示的語(yǔ)言轉(zhuǎn)換成科創(chuàng)板可顯示的語(yǔ)言。

聲音傳感器測(cè)得的數(shù)值直接顯示在OLED顯示屏上的程序：

當(dāng)我們將這段程序下載到科創(chuàng)板中，運(yùn)行后會(huì)發(fā)現(xiàn)OLED顯示屏可以顯示當(dāng)前聲音傳感器測(cè)得的值了。

3、噪聲警報(bào)器

我們已經(jīng)學(xué)會(huì)將聲音傳感器的測(cè)得值變成我們可測(cè)可用的數(shù)值了，接下來(lái)我們就用這個(gè)值，做一個(gè)小創(chuàng)意。

現(xiàn)實(shí)生活中，在醫(yī)院、圖書(shū)館等需要安靜的地方，總是有人不遵守公共秩序，大聲喧嘩。我們可以做一個(gè)噪聲警報(bào)器，當(dāng)喧鬧聲達(dá)到了一定的強(qiáng)度時(shí)，大廳顯示屏?xí)@示警戒噪音值，蜂鳴器就會(huì)報(bào)警，可以自動(dòng)提醒這些人保持安靜。

噪聲警報(bào)器的工作過(guò)程是當(dāng)聲音傳感器的數(shù)值超過(guò)800時(shí)（科創(chuàng)板上的蜂鳴器與聲音傳感器靠的太近，所以數(shù)值設(shè)置偏高，自己做的話可根據(jù)實(shí)際情況而定），OLED顯示屏顯示voice>800，蜂鳴器發(fā)出2秒的警報(bào)聲。

下面的代碼可以發(fā)出滴滴聲：

要響2秒，即需要執(zhí)行10次（因?yàn)槊看蔚蔚温暤闹芷谑?00ms），這時(shí)我們需要用到一個(gè)for循環(huán)程序：

噪聲警報(bào)器的最終程序如下：

執(zhí)行以上程序，噪聲警報(bào)器就可以正常工作了。

四、延伸與擴(kuò)展——Arts

想一想，能不能用聲音傳感器結(jié)合OLED顯示屏做一個(gè)聲控?zé)裟兀鯓尤?shí)現(xiàn)？

請(qǐng)以小組的形式進(jìn)行合作，嘗試做一個(gè)聲控?zé)簟?/span>

設(shè)計(jì)要求：

（當(dāng)聲音傳感器測(cè)得數(shù)值大于500時(shí)，白燈亮3秒，同時(shí)OLED顯示屏顯示燈亮；

（保證控制方式安全可靠。