KA_IX

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环境噪声传感器实现原理与程序设计

2021-4-13 17:34:24 显示全部楼层
STM32之低成本的环境噪声传感器的使用(内含原理图和代码)


环境噪声基本标准

较强的噪声对人的生理与心理会产生不良影响。在日常工作和生活环境中,噪声主要造成听力损失,干扰谈话、思考、休息和睡眠。根据国际标准化组织(ISO)的调查,在噪声级85分贝和90分贝的环境中工作30年,耳聋的可能性分别为8%和18%。在噪声级70分贝的环境中,谈话就感到困难。对工厂周围居民的调查结果认为,干扰睡眠、休息的噪声级阈值,白天为50分贝,夜间为45分贝。
美国环境保护局(EPA)于 1975年提出了保护健康和安宁的噪声标准。中国也提出了环境噪声容许范围:夜间(22时至次日6时)噪声不得超过30分贝,白天(6时至22时)不得超过40分贝。
以上说明是某篇文章的内容,我这里直接搬来让大家了解一下。意思就是环境噪声对人有一定的影响。
以下开始本文的重点,本文所说到的噪声传感器实现原理简单,程序设计也不复杂。

硬件原理:


传感器原理图如下:
98e602ce92034574a4a83d6e96edb595?from=pc.jpg
传感器原理:麦克风采集环境声音转换为微弱的电信号通过LM358运算放大器把信号放大到能被STM32的adc采集的范围内。然后通过程序把模拟量转换为数据量。
此原理图目前还存在一些问题,主要是稳定性不是很好,但是通过电位器调整还是可以达到一定的精度范围。

软件程序设计


程序主要使用到STM32的ADC功能,所以最快的程序设计方法是使用STM32的现有的ADC实验例程,在例程上进行修改。主要代码如下:

Stm32ADC配置代码
  1. void MIC_Init(void)
  2. {         
  3. ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
  4. GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  5. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |RCC_APB2Periph_ADC1        , ENABLE );         //使能ADC1通道时钟
  6. RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); //设置ADC分频因子6 72M/6=12,ADC最大时间不能超过14
  7. //PA1 作为模拟通道输入引脚
  8. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
  9. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;                //模拟输入引脚
  10. GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);        

  11. ADC_DeInit(ADC1); //复位ADC1,将外设 ADC1 的全部寄存器重设为缺省值

  12. ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;        //ADC工作模式:ADC1和ADC2工作在独立模式
  13. ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;        //模数转换工作在单通道模式
  14. ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;        //模数转换工作在单次转换模式
  15. ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;        //转换由软件而不是外部触发启动
  16. ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;        //ADC数据右对齐
  17. ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;        //顺序进行规则转换的ADC通道的数目
  18. ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);        //根据ADC_InitStruct中指定的参数初始化外设ADCx的寄存器
  19. ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);        //使能指定的ADC1
  20. ADC_ResetCalibration(ADC1);        //使能复位校准
  21. while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));        //等待复位校准结束
  22. ADC_StartCalibration(ADC1);         //开启AD校准
  23. while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));         //等待校准结束
  24. }        
  25. //获得ADC值
  26. //ch:通道值 0~3
  27. u16 Get_Adc(u8 ch)
  28. {
  29. //设置指定ADC的规则组通道,一个序列,采样时间
  30. ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ch, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 );        //ADC1,ADC通道,采样时间为239.5周期                                 
  31. ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);                //使能指定的ADC1的软件转换启动功能        
  32. while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC ));//等待转换结束
  33. return ADC_GetConversionValue(ADC1);        //返回最近一次ADC1规则组的转换结果
  34. }
滤波算法:(采集多次数据求平均值)
  1. u16 Get_Adc_Average(u8 ch,u8 times)
  2. {
  3. u32 temp_val=0;
  4. u8 t;
  5. for(t=0;t<times;t++)
  6. {
  7. temp_val+=Get_Adc(ch);
  8. delay_us(5);
  9. }
  10. return temp_val/times;
  11. }
处理采集到的数据转换为环境噪声量
  1. void Mictask(void)
  2. {
  3. u16 adcx;
  4. float sound;        
  5. adcx=Get_Adc_Average(ADC_Channel_1,100);
  6. sound = 80.00*(float)adcx/4096.00+15.00f;
  7. _MIC_Data.MIC_Data=sound;
  8. }
来源:嵌入式小萧
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阿常

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丸子~

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