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[M10项目] 信息科技实验(苏教版)——声音数据的采集及可视化

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本帖最后由 hnyzcj 于 2024-11-11 18:04 编辑

信息科技教材(苏教版)物联网传感技术中提供了“体验声音数据的采集过程”实验,介绍了如何采集声音,并将采集的数据显示出来,从而认识声音传感器的工作原理。并利用此工具采集不同环境下的声音及数据值(教材中安排测试“靠近声音传感器说话、拍手”两个环节,可能是想学科融合)。
信息科技实验(苏教版)——声音数据的采集及可视化图1
我们根据学校自身情况设计信息科技实验:声音数据的采集及可视化实验。
信息科技实验(苏教版)——声音数据的采集及可视化图24信息科技实验(苏教版)——声音数据的采集及可视化图23
信息科技实验(苏教版)——声音数据的采集及可视化图17
实验目的:
通过体验声音数据的采集过程,学习如何使用声音传感器采集数据并显示数据。理解并掌握传感器的作用及工作原理。
需求分析:
(1)功能需求:能采集声音数据并显示采集声音的数据;
(2)界面需求:显示音量值(数据方式和可视化方式),结合学科知识给相应音量等级的标定等级。
技术分析:
(1)采集声音数据,屏幕显示。
(2)以可视化进度条方式标定音量的等级。
知识储备:
(1)声音:是由物体振动产生的声波。是通过介质(空气或固体、液体)传播并能被人或动物听觉器官所感知的波动现象。最初发出振动(震动)的物体叫声源。声音以波的形式振动(震动)传播。声音是声波通过任何介质传播形成的运动。可以被人耳识别的声(频率在20 Hz~20000 Hz之间),我们称之为声音。
(2)传感器:将被测非电信号转换成电信号输出的设备。传感器所感受的是非电信号,这些非电信号有温度、湿度、亮度等物理量,也有空气质量,水中的污染物等。传感器能够将这些信号全部转换成便于输出和处理的电信号。传感器的主体一般由敏感元件、转换元件组成。敏感元件能感测物体的某种信息,完成传感功能;转换元件能将敏感元件获取的测量值转换成可处理的电信号。
信息科技实验(苏教版)——声音数据的采集及可视化图3
以声音传感器为例,声音传感器通过话筒接收声波。声波引起传感器内的薄膜振动,产生微小的电压变化。通过采集传感器的输出电压,即可将声音信号转换成电信号。
信息科技实验(苏教版)——声音数据的采集及可视化图4
实验器材:
(1)行空板M10
(2)声音传感器
(3)Mind+编程软件

信息科技实验(苏教版)——声音数据的采集及可视化图5
实验一操作步骤
Step01:认识声音传感器,了解声音是模拟量,现实世界有两种量:模拟量和数字量。
信息科技实验(苏教版)——声音数据的采集及可视化图6
Step02:连接电路:将声音传感器与行空板21口连接如下图所示。
信息科技实验(苏教版)——声音数据的采集及可视化图25
Step03:编写程序读取声音数据。
(1)环境部署:打开mind+软件,点击左下角“拓展”,在“官方库”选项卡中添加“行空板”,在“pinpong库”中添加“模拟声音传感器”如下图所示。
信息科技实验(苏教版)——声音数据的采集及可视化图7信息科技实验(苏教版)——声音数据的采集及可视化图8
(2)编写程序:使用串口输出指令与“行空板引脚21”指令组合,完整程序如下。
信息科技实验(苏教版)——声音数据的采集及可视化图9
(3)记录数据:用不同力度敲击鼓面,记录不同情况下采集到的声音强度。终端显示如下图
信息科技实验(苏教版)——声音数据的采集及可视化图11
Step04:根据以上实验得出结论。
声音的强弱与什么因素有关?
信息科技实验(苏教版)——声音数据的采集及可视化图10
实验二操作步骤
Step01:设计“噪音检测仪”程序界面,在提供的稿纸上手绘界面。
信息科技实验(苏教版)——声音数据的采集及可视化图12
Step02:列出所需组件,根据上步设计列举所需组件并记录。组件类型:文字、矩形,对应指令如下图(①文字对应“声音强度值”、②对应“声音强度进度条”。
信息科技实验(苏教版)——声音数据的采集及可视化图13
Step03:声音强度数据的处理,由于读取的声音强度范围0-1200之间,所以对数据除以12得到一个大致范围在0-100的取值区间。
信息科技实验(苏教版)——声音数据的采集及可视化图14
Step04:声音强度与进度条的对应关系。这里使用了映射函数,将变量h的值从0到100(采集到的声音强弱范围)映射到0到320(行空板屏幕的高度范围),具体指令如下图所示。
信息科技实验(苏教版)——声音数据的采集及可视化图15
Step05:完整程序如下图所示
信息科技实验(苏教版)——声音数据的采集及可视化图20
信息科技实验(苏教版)——声音数据的采集及可视化图16
实验三操作步骤
Step01:设计程序界面及使用到的组件,并根据噪声等级标准设定数据区间如下图所示。
信息科技实验(苏教版)——声音数据的采集及可视化图2
Step02:初始化所有组件,本程序中噪声等级表涉及四类组件,文本、矩形、填充矩形、图片,如图所示。
信息科技实验(苏教版)——声音数据的采集及可视化图18信息科技实验(苏教版)——声音数据的采集及可视化图19信息科技实验(苏教版)——声音数据的采集及可视化图21
Step03:根据声音等级标准(轻微声:0-40db;较安静:40-60;很响:60-70;非常响:70-80;噪声:80-100及以上),设计程序算法逻辑如下。
信息科技实验(苏教版)——声音数据的采集及可视化图22
Step04:编程实现完整程序,并测试运行。

实验1:串口输出声音数据.zip

165.37 KB, 下载次数: 2

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实验2:声音强弱可视化.zip

582.95 KB, 下载次数: 3

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实验3:噪声检测仪.zip

583.49 KB, 下载次数: 4

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家有两宝  中级技师

发表于 6 天前

确实不错很好的学习资料
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hnyzcj  版主
 楼主|

发表于 6 天前

家有两宝 发表于 2024-11-26 15:40
确实不错很好的学习资料

哈喽哈喽
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