如何設(shè)計(jì)和操作聲級(jí)計(jì)

描述

聲級(jí)計(jì)是一種能夠表示在給定時(shí)間出現(xiàn)在某個(gè)地方的“噪音水平”的設(shè)備。它由一個(gè)麥克風(fēng)和一個(gè)將聲波壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的電子換能器組成。然后將電信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換為特定的標(biāo)準(zhǔn)值，即分貝。在目前的標(biāo)準(zhǔn)中，20 dB 對(duì)應(yīng)耳語(yǔ)，30 dB 對(duì)應(yīng)鄉(xiāng)村背景噪音，45 dB 對(duì)應(yīng)談話，60 dB 對(duì)應(yīng)繁忙公共場(chǎng)所的噪音等等。

現(xiàn)在，我們的 Seeeduino Wio 終端具有內(nèi)置麥克風(fēng)、模擬輸入、ADC 轉(zhuǎn)換器、顯示器和編譯器作為標(biāo)準(zhǔn)：那么為什么不嘗試構(gòu)建自己的聲級(jí)計(jì)呢？

該項(xiàng)目

帶有 Seeeduino Wio 的聲級(jí)計(jì)通過(guò)使用 USB-C 電纜將 Wio 連接到電源完美工作，但顯然需要便攜式電源系統(tǒng)才能在現(xiàn)場(chǎng)操作。

SeeedStudio 生產(chǎn)的 Wio 終端有一個(gè)集成麥克風(fēng)，連接到電路板的模擬引腳，定義為 WIO_MIC。此引腳上的值可通過(guò)命令訪問(wèn)

值 = 模擬讀?。╓IO_MIC）；

并給出 0 到 1023 之間的整數(shù)答案。

然后可以使用經(jīng)典命令將此響應(yīng)轉(zhuǎn)換為分貝 (dB)：

dB = 地圖（值，0, 1023, 0, 100）；

顯然，WIO 隨附的麥克風(fēng)不具有高保真靈敏度，在獲得有效讀數(shù)之前，我們必須執(zhí)行適當(dāng)?shù)男?zhǔn)，本文稍后將對(duì)此進(jìn)行描述。

讀數(shù)是通過(guò)移動(dòng)平均系統(tǒng)獲取的，它允許丟棄峰值并使返回的值更加均勻。

此時(shí)，將轉(zhuǎn)換為分貝的計(jì)算值傳遞給下一段中描述的圖形表示例程就足夠了。

該軟件

該軟件可通過(guò) GitHub 免費(fèi)下載，需要 SPI 庫(kù)與集成顯示交互。

我們首先定義相對(duì)于窗口大小的常數(shù)，用于計(jì)算移動(dòng)平均值，以及圖形例程所需的一些變量。

該程序廣泛使用了 Wio終端提供的 TFT_Meters 示例代碼。我們將儀器的圖像旋轉(zhuǎn)了 90 度并修改了它的測(cè)量值，然后我們消除了線性?xún)x器，并在底部添加了一個(gè)精靈，表示計(jì)算的 dB 的浮點(diǎn)值。

setup() 部分初始化顯示，定義景觀表示，初始化與計(jì)算的聲壓值相關(guān)的精靈，第一次繪制儀器并更新計(jì)時(shí)器。

loop() 部分只是調(diào)用委派的函數(shù)來(lái)更新顯示。

儀器校準(zhǔn)

如上所述，集成在 Wio 終端中的麥克風(fēng)沒(méi)有出色的靈敏度。因此，有必要設(shè)計(jì)和應(yīng)用基本程序的一系列校正測(cè)試以獲得更接近現(xiàn)實(shí)的結(jié)果，通過(guò)將 map() 函數(shù)中存在的值范圍從 0..1023 減小到范圍更窄。從后續(xù)測(cè)量我們發(fā)現(xiàn)ADC讀取的值一直高于150，低于850。因此我們使用了專(zhuān)業(yè)的聲級(jí)計(jì)，測(cè)量了不同情況下存在的噪聲（dB）和轉(zhuǎn)換器報(bào)告的電平我們的Wio。最后，我們?cè)跀?shù)據(jù)之間創(chuàng)建了一條線性回歸線，并應(yīng)用了映射公式的下游系數(shù)。

結(jié)果令人興奮：儀器的指針?lè)浅Ｖ覍?shí)地再現(xiàn)了專(zhuān)業(yè)儀器發(fā)現(xiàn)的峰值，而數(shù)值讀數(shù)則表示移動(dòng)平均值。由于插值，較低的精度保持在 30 dB 以下和 70 以上。需要補(bǔ)充的是，儀器還受到熱漂移問(wèn)題的影響：WIO_MIC 端口讀取的值隨著時(shí)間的推移而趨于減小。

項(xiàng)目擴(kuò)展

Seeeduino Wio 終端具有 3 個(gè)軟件可編程按鈕。因此，如果您想添加不同的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)（例如，通過(guò)擴(kuò)大計(jì)算移動(dòng)平均值的窗口，或通過(guò)作用于調(diào)節(jié)兩次連續(xù)讀數(shù)之間的間隔的計(jì)時(shí)器），在該程序：

用戶(hù)鍵的定義

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最后的考慮

一旦你吸收了創(chuàng)建圖形界面的功能，項(xiàng)目就顯得非常簡(jiǎn)單：

• 獲取模擬值，
• 將值轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)母袷?/font>
• 將值傳遞給圖形例程。它是意大利語(yǔ)和英語(yǔ)的隱藏字幕。

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