第三章第3课 科创（chuàng）板-声（shēng）音（yīn）采集

1、认识（shí）声音传感器并了解其（qí）工作原理；

2、掌握声音（yīn）传感器数据采（cǎi）集的方法；

3、通过编程驱（qū）动噪声警报（bào）器的（de）正常运行（háng）。

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声音传感器简介——Science

声（shēng）音传感器（qì）也可称为（wéi）声敏传感器，它（tā）是（shì）一种可以将在气体、液体或固（gù）体中传播（bō）的（de）机械（xiè）振动转（zhuǎn）换成（chéng）电信号的器件或装置，它（tā）采（cǎi）用（yòng）接（jiē）触或非接触（chù）的方式检测（cè）信号（hào）。在电子电路中（zhōng），声音传感器作为一种（zhǒng）触发（fā）器件来使用，常见的触发方式是声音（yīn）的有无。

声音传感器的（de）种类有很多，我们（men）科创板用到的声音传感器是（shì）电容式声音（yīn）传感器。

二、声音传感器工作原理（lǐ）及（jí）应用——Engineering and Technology

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声音传感器工作原理

声音传感器内置一个对声音敏感的（de）电容式驻极体（tǐ）话筒，声波（bō）使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变（biàn）化，从而产生与之对（duì）应变化的微小电压。这一（yī）电压随后被（bèi）转化成（chéng）0-5V的（de）电压（yā），经过A/D（A是模（mó）拟量（liàng），D是数据量）转换（huàn）被（bèi）数（shù）据采集器（qì）接受，并传送给（gěi）计算处理器（qì）；声音传感器也（yě）可以显（xiǎn）示声音的振动图象。

声音传感器应用

1、日常生活

声音传感器对（duì）声音（yīn）信号（hào）进行采（cǎi）样，应用到话筒（tǒng），录（lù）音机，手机等器件中；声（shēng）控（kòng）照明灯（dēng）内装（zhuāng）有（yǒu）声音传感器等（děng）等。

2、工业

缝纫设备生（shēng）产厂家大部分已采用电子检测仪器来监测（cè）声响，检验机器最大（dà）声源（yuán）的产生处（chù），测定（dìng）零部件受力大小、振动大小等。

3、军事

声音（yīn）传感器利用（yòng）声（shēng）波来确定密闭（bì）集装箱内的材料化学组成，以此加强港口的安全防护；防御狙击（jī）手的袭击，声音传感系统能对狙击火力进（jìn）行定位和分类，并（bìng）提（tí）供狙击（jī）火（huǒ）力的方位（wèi）角、仰角、射程（chéng）、口径和误差距离等。

4、医疗（liáo）

光纤（xiān）麦克风具（jù）有对磁（cí）场天然的抗（kàng）干（gàn）扰能力，可以（yǐ）应（yīng）用于核磁共振成像的通信（xìn），是唯一在核（hé）磁共（gòng）振（zhèn）成像扫描时，可以在病人和医（yī）生之间进行通讯的麦克（kè）风。

三、试验（yàn）与科学——Technology and Math

1、声音采集

科创（chuàng）板板载声音（yīn）传感器的管脚为39，而且声（shēng）音传（chuán）感器（qì）采集的信号为（wéi）模拟（nǐ）信号（hào），所以会用到模数转（zhuǎn）换代码块，也称ADC（模拟量（liàng）转换为）。

认识（shí）“初始化模拟输入管脚”代码块以（yǐ）及“获取模拟输入（rù）值”代码块

两个代（dài）码块（kuài）均位于“输入\输出”模（mó）块中（zhōng）。其中“初始化模拟输（shū）入管脚（jiǎo）”代码块作用为初（chū）始化指定管脚为（wéi）模（mó）拟输入管脚（jiǎo）；“获取（qǔ）模拟输入值”代码块作用为获取指定管脚模拟输入的值（范围为0~4095）。

认识（shí）“参考（kǎo）电压设置”代码块（kuài）

“参（cān）考电压设置（zhì）”代码块位于“输入（rù）\输出（chū）”模块中，它的功能是设置指定模拟输入（rù）管脚的参考电压为3.3V，这个代码（mǎ）块对于科创（chuàng）板板载的（de）传感器是非常（cháng）必要的，如果没（méi）有设置（zhì），板载传感（gǎn）器的精度就会受（shòu）到影响（xiǎng）。

获取声（shēng）音传感器数值程序（xù）如下：

将上面（miàn）的程序下载到科创板（bǎn）后，会发现信息菜单（dān）会（huì）有一列0，轻吹声音传感器探（tàn）头会发（fā）现信息菜单出现一些数（shù）值，吹得动静越大，数值越大。

2、OLED屏幕联动声音传感器

我们已经（jīng）可（kě）以（yǐ）将声音传感（gǎn）器（qì）测得的数值在电脑上显示出来了，那我们（men）是不是也可以让声音传感器测得的（de）数值直接显示（shì）在OLED显示（shì）屏（píng）上呢？回答是（shì）：当然能。

认识（shí）“转字符（fú）串”代码块

“转（zhuǎn）字（zì）符串”代码块位于（yú）“文本”模块中，作用是将一个数字转化为（wéi）一个字符串（chuàn），换句（jù）话就是将（jiāng）科创板不可显示的语（yǔ）言转换成科创板（bǎn）可显示的语言（yán）。

声音（yīn）传感器测得的数（shù）值直接（jiē）显（xiǎn）示在OLED显示（shì）屏上（shàng）的程序：

当（dāng）我们将这段（duàn）程序下载到科（kē）创（chuàng）板（bǎn）中，运（yùn）行后会发现OLED显示屏可以显示（shì）当（dāng）前声音传感（gǎn）器（qì）测得的值（zhí）了。

3、噪（zào）声警报器

我们已经学会（huì）将（jiāng）声音传感器（qì）的测得值变成我们可测可用的数值了，接下来（lái）我们就用这个值，做一个小创意。

现实生活中，在医院（yuàn）、图（tú）书馆（guǎn）等需要安静的地方，总是有人不（bú）遵守公共秩序，大声喧（xuān）哗。我（wǒ）们可以（yǐ）做（zuò）一个噪声警报器，当喧闹（nào）声达到了一定的强度时，大厅显示屏会显示警戒（jiè）噪音值，蜂鸣器就会（huì）报警，可以自动提醒（xǐng）这（zhè）些人保（bǎo）持安静。

噪声警（jǐng）报器的工作（zuò）过程是当声音传（chuán）感器的数值（zhí）超过800时（科（kē）创板上的蜂鸣器与（yǔ）声音传感器靠的太（tài）近，所以数值设置偏（piān）高，自己做（zuò）的话可（kě）根（gēn）据实际（jì）情（qíng）况而定），OLED显示屏（píng）显示（shì）voice>800，蜂鸣器发（fā）出2秒（miǎo）的警报声（shēng）。

下（xià）面的代码可（kě）以发出滴滴（dī）声：

要响2秒（miǎo），即需（xū）要执行（háng）10次（因为每次滴滴（dī）声的周期是200ms），这时（shí）我们需要用到一个for循（xún）环（huán）程（chéng）序：

噪声警报器的（de）最终（zhōng）程序如下：

执行以上程序，噪（zào）声警报器就可以正常工作了。

四（sì）、延伸与扩展——Arts

想（xiǎng）一想，能（néng）不能（néng）用声音（yīn）传感器结合OLED显示屏做一个声控灯（dēng）呢，怎样（yàng）去实现？

请以小组的形式进行合作，尝（cháng）试做（zuò）一个声（shēng）控灯。

设计要（yào）求：

（当声音传感器测得（dé）数（shù）值大于500时，白灯亮3秒，同（tóng）时OLED显示（shì）屏显示灯亮；

（保证控制（zhì）方式安全可靠。