Arduino开发实例-DIY分贝测量仪

DIY分贝测量仪

1、应用介绍

分贝计，它通常用于测量声音的强度和水平。声音响度是用分贝来衡量的。从飞机到人类耳语的不同发声介质都有一定的声音响度，以分贝表示。声波是具有来回运动的纵波，给出高音或低音，如图所示：

声音的响度取决于频率或波长或传播所需的时间。下表显示了不同的声音级别（以 dB 为单位）及其影响。

备注：上图来源于https://m.thepaper.cn/newsDetail\_forward\_15217039

本文将实现一个带有LCD的简单分贝计。分贝计通过麦克风声音传感器采集声音，然后通过Arduino采集麦克风信号，计算得到最终的噪音级别，最后在LCD中显示。

2、配件准备清单

序号	配件名称	数量
1	Arduino Nano开发板	1
2	LM393 声音传感器	1
3	16X2 I2C LCD 显示屏	1
4	RGB三色LED	3
5	连接线	10
6	面板板	1

3、硬件接线图

将 LCD 显示器的 I2C 引脚（SDA、SCL）连接到 Arduino 的 A5 和 A4 引脚。通过 5V 引脚为 LCD 显示器提供 5V 电压。同样，通过 3.3V 引脚为声音传感器提供 3.3V 电源。将 3 个不同颜色的 LED 添加到 Arduino D3、D4 和 D5 引脚。该 LED 根据不同的声音强度发光。声音传感器与模拟引脚 A0 连接，声音传感器是模拟的。

关于LCD1602 I2C驱动，请参考：

关于声音传感器驱动，请参考：

Ardunio开发实例-简单声音感应控制开关

4、驱动代码实现

声音传感器通常读取声音的模拟值，然后使用一些数学公式将其转换为分贝：

L

p

log

⁡

(

−

)

L_p = 20 \times \log_{10}\big( \frac{2 \times 10^{-2}P_a}{2 \times 10^{-5}P_a}\big)dB

Lp=20×log10(2×10−5Pa2×10−2Pa)dB

L

p

log

⁡

(

1000

)

L_p = 20 \times \log_{10}(1000)dB

Lp=20×log10(1000)dB

L

p

20

×

3

d

B

L_p = 20 \times 3 dB = 60 dB

Lp=20×3dB=60dB

本应用的驱动代码如下：

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal\_I2C.h> // LCD1602 I2C驱动库

LiquidCrystal_I2C lcd = LiquidCrystal\_I2C(0x27, 16, 2);
 
const int sampleWindow = 50;                              // 采样窗口宽度，以毫秒为单位 (50mS = 20Hz)
unsigned int sample;
 
// 声音传感器引脚
#define SENSOR\_PIN A0

// LED引脚
#define PIN\_QUIET 3
#define PIN\_MODERATE 4
#define PIN\_LOUD 5
 
void setup ()  
{ 
   Serial.begin(115200);
  // 初始化设备引脚
  pinMode (SENSOR_PIN, INPUT); 
  pinMode(PIN_QUIET, OUTPUT);
  pinMode(PIN_MODERATE, OUTPUT);
  pinMode(PIN_LOUD, OUTPUT); 
 
  digitalWrite(PIN_QUIET, LOW);
  digitalWrite(PIN_MODERATE, LOW);
  digitalWrite(PIN_LOUD, LOW);
  
 
   
  // 初始化LCD
  lcd.begin();
  // 打开LCD背光
  lcd.backlight();
  lcd.clear();
}  
 
   
void loop ()  
{ 
   unsigned long startMillis= millis();                   // 采样窗口时间开始
   float peakToPeak = 0;                                  // 峰值
 
   unsigned int signalMax = 0;                            // 最小值
   unsigned int signalMin = 1024;                         // 最大值
 
                                                          // 采样50 mS
   while (millis() - startMillis < sampleWindow)
   {
      sample = analogRead(SENSOR_PIN);                    // 从声音传感器采样信号
      if (sample < 1024)                                  // 剔除虚假读数
      {
         if (sample > signalMax)
         {
            signalMax = sample;                           // 保留最大计数
         }
         else if (sample < signalMin)
         {
            signalMin = sample;                           // 保留最小计数
         }
      }
   }
 
   peakToPeak = signalMax - signalMin;                    // max - min = peak-peak amplitude
   int db = map(peakToPeak,20,900,49.5,90);             // 校准分贝
  
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("Loudness: ");
  lcd.print(db);
  lcd.print("dB");
  
  if (db <= 60)
  {
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print("Level: Quite");
    digitalWrite(PIN_QUIET, HIGH);
    digitalWrite(PIN_MODERATE, LOW);
    digitalWrite(PIN_LOUD, LOW);
  }
  else if (db > 60 && db<85)
  {
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print("Level: Moderate");
    digitalWrite(PIN_QUIET, LOW);
    digitalWrite(PIN_MODERATE, HIGH);
    digitalWrite(PIN_LOUD, LOW);
  }
  else if (db>=85)
  {
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print("Level: High");
    digitalWrite(PIN_QUIET, LOW);
    digitalWrite(PIN_MODERATE, LOW);
    digitalWrite(PIN_LOUD, HIGH);
 
  }
   
   delay(200); 
   lcd.clear();
}

注意：此次DIY仅作为原理性演示。

文章来源: https://iotsmart.blog.csdn.net/article/details/128062848

Arduino开发实例-DIY分贝测量仪

DIY分贝测量仪

1、应用介绍

2、配件准备清单

3、硬件接线图

4、驱动代码实现

L p

L p

L p

20 × 3 d B

L

p

L

p

L

p

20

×

3

d

B