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[入门教程] Arduino入门教程26-指针式噪音计

在这个项目中，我们将学习如何使用Arduino、麦克风和舵机来创建一个有趣的互动装置。将声音强度信息通过Arduino转换为舵机的旋转角度，使得舵机的叶片能够随着声音的大小而转动，从而直观地展示声音的变化。

元件清单

硬件连接

图 1 指针式噪音计

示例代码

//项目 - 指针式噪音计
#include <Servo.h>
// 定义声音传感器
const int soundSensorPin = A0; // 声音传感器连接到A0
Servo myservo;  // 创建舵机对象
 
const float alpha = 0.1; 
// 滤波因子，介于0和1之间，数值越小滤波效果越强
float filteredValue = 0;  // 经过滤波后的声音传感器值
 
void setup() {
  pinMode(soundSensorPin, INPUT);
  Serial.begin(9600);
  myservo.attach(13);
}
 
void loop() {
  // 读取声音传感器的值
  int sensorValue = analogRead(soundSensorPin);
  Serial.println(sensorValue);
  // 应用指数移动平均滤波器
  filteredValue = alpha * sensorValue + (1 - alpha) * filteredValue;
 
  // 通过串口监视器打印滤波后的声音传感器值
  Serial.print("滤波后的声音值: ");
  Serial.println(filteredValue);
 
  // 将滤波后的声音值映射到舵机的位置范围（通常是0到180度）
  int servoPos = map(filteredValue, 0, 1023, 0, 180);
 
  // 控制舵机转动到指定位置
  myservo.write(servoPos);
 
  // 延时一小段时间，以便于舵机稳定
  delay(100);
}
复制代码

上传代码后，对着麦克风发出声音，舵机的叶片会发生转动。根据声音的音量大小，转动的角度会有所不同。

代码回顾

由于麦克风传输出的信号不是稳定平滑的，当我们把信号直接使用在舵机上时，会发现即使环境声音没有变化，舵机也处于抖动状态，实现效果不够稳定。
所以，在使用驻极体麦克风模块和舵机进行音量显示时，引入滤波机制是非常重要的，它可以提高系统的准确性和稳定性，提升用户体验。

首先，我们需要定义滤波器的滤波因子（Alpha）值。

const float alpha = 0.1;
复制代码

Alpha值介于0和1之间，决定了滤波器对输入数据的敏感程度以及滤波效果的平滑程度。

filteredValue = alpha * sensorValue + (1 - alpha) * filteredValue;
复制代码

上面的计算实现了指数移动平均滤波算法，以平滑声音数据。

其中，filterValues是滤波后的值，也就是当前时间点的输出值。它随时间更新，以反映最新的输入数据（即sensorValue）与过去的滤波值之间的加权平均值。这里的权重就是滤波因子Alpha。Alpha越大，滤波后的结果对最新的输入数据（sensorValue）的响应越快，滤波结果越能反映近期的数据变化；反之，Alpha越小，滤波后的结果越平滑，但对输入数据的响应也越慢。

int servoPos = map(filteredValue, 0, 1023, 0, 180);
myservo.write(servoPos);
 
复制代码

最后，将处理好的数据映射成舵机工作区间的角度servoPos，并使用myservo.write()函数将声音响度以舵机角度的方式呈现出来。

硬件回顾
本项目使用的硬件和电路都与项目【声控灯】相似，如有不清楚的地方，请参考项目【声控灯】的教程。

课后练习
如在实际使用过程中，舵机转动效果不理想，请尝试修改滤波因子的数值，实现舵机的平滑转动吧！

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