第三章 科創板-聲音采集

第三章第3課 科創板-聲音采集

1、認識聲音傳感器并了解其工作原理；

2、掌握聲音傳感器數據采集的方法；

3、通過編程驅動噪聲警報器的正常運行。

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聲音傳感器簡介——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械振動轉換成電信號的器件或裝置，它采用接觸或非接觸的方式檢測信號。在電子電路中，聲音傳感器作為一種觸發器件來使用，常見的觸發方式是聲音的有無。

聲音傳感器的種類有很多，我們科創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用——Engineering and Technology

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聲音傳感器工作原理

聲音傳感器內置一個對聲音敏感的電容式駐極體話筒，聲波使話筒內的駐極體薄膜振動，導致電容的變化，從而產生與之對應變化的微小電壓。這一電壓隨后被轉化成0-5V的電壓，經過A/D（A是模擬量，D是數據量）轉換被數據采集器接受，并傳送給計算處理器；聲音傳感器也可以顯示聲音的振動圖象。

聲音傳感器應用

1、日常生活

聲音傳感器對聲音信號進行采樣，應用到話筒，錄音機，手機等器件中；聲控照明燈內裝有聲音傳感器等等。

2、工業

縫紉設備生產廠家大部分已采用電子檢測儀器來監測聲響，檢驗機器最大聲源的產生處，測定零部件受力大小、振動大小等。

3、軍事

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

4、醫療

光纖麥克風具有對磁場天然的抗干擾能力，可以應用于核磁共振成像的通信，是唯一在核磁共振成像掃描時，可以在病人和醫生之間進行通訊的麥克風。

三、試驗與科學——Technology and Math

1、聲音采集

科創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為模擬信號，所以會用到模數轉換代碼塊，也稱ADC（模擬量轉換為）。

認識“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）。

認識“參考電壓設置”代碼塊

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

獲取聲音傳感器數值程序如下：

將上面的程序下載到科創板后，會發現信息菜單會有一列0，輕吹聲音傳感器探頭會發現信息菜單出現一些數值，吹得動靜越大，數值越大。

2、OLED屏幕聯動聲音傳感器

我們已經可以將聲音傳感器測得的數值在電腦上顯示出來了，那我們是不是也可以讓聲音傳感器測得的數值直接顯示在OLED顯示屏上呢？回答是：當然能。

認識“轉字符串”代碼塊

“轉字符串”代碼塊位于“文本”模塊中，作用是將一個數字轉化為一個字符串，換句話就是將科創板不可顯示的語言轉換成科創板可顯示的語言。

聲音傳感器測得的數值直接顯示在OLED顯示屏上的程序：

當我們將這段程序下載到科創板中，運行后會發現OLED顯示屏可以顯示當前聲音傳感器測得的值了。

3、噪聲警報器

我們已經學會將聲音傳感器的測得值變成我們可測可用的數值了，接下來我們就用這個值，做一個小創意。

現實生活中，在醫院、圖書館等需要安靜的地方，總是有人不遵守公共秩序，大聲喧嘩。我們可以做一個噪聲警報器，當喧鬧聲達到了一定的強度時，大廳顯示屏會顯示警戒噪音值，蜂鳴器就會報警，可以自動提醒這些人保持安靜。

噪聲警報器的工作過程是當聲音傳感器的數值超過800時（科創板上的蜂鳴器與聲音傳感器靠的太近，所以數值設置偏高，自己做的話可根據實際情況而定），OLED顯示屏顯示voice>800，蜂鳴器發出2秒的警報聲。

下面的代碼可以發出滴滴聲：

要響2秒，即需要執行10次（因為每次滴滴聲的周期是200ms），這時我們需要用到一個for循環程序：

噪聲警報器的最終程序如下：

執行以上程序，噪聲警報器就可以正常工作了。

四、延伸與擴展——Arts

想一想，能不能用聲音傳感器結合OLED顯示屏做一個聲控燈呢，怎樣去實現？

請以小組的形式進行合作，嘗試做一個聲控燈。

設計要求：

（當聲音傳感器測得數值大于500時，白燈亮3秒，同時OLED顯示屏顯示燈亮；

（保證控制方式安全可靠。