ESP32 & Python学习——实验9 声音传感器模块的原理和使用

声音传感器使用

nongte

833人浏览 · 2025-08-04 19:29:51

nongte · 2025-08-04 19:29:51 发布

这次实验涉及到了声音传感器，除了基本的代码学习，我也查找和总结了声音传感器一些基本原理（章节最后），帮助对代码进行更好的理解。

1 代码

声音传感器使用代码：

'''
实验名称：声音传感器实验
接线说明：使用普中ESP32开发板。声音传感器模块AO口-->ESP32 IO 34；传感器VCC-->3.3V；传感器GND-->GND
实验现象：在Thonny软件的shell区能看见声音的数值。
完成时间：2025/07/26
代码修改：罗特布克
备注内容：这里涉及到一个标定值，就是调试传感器的电位器AD11，可以插个薄片旋转，在安静的环境下调到1左右即可。
拓展思考：
1、可以监测声音分贝；
2、或者作为声控开关的检测部分。
'''

from machine import Pin,ADC
from time import sleep

sound = 34  

# 初始化GPIO口
def setup():
    global sound_ADC
    sound_ADC = ADC(Pin(sound))     # 使用ADC类（模数转换器）创建名称为sound_ADC的ADC对象，该对象使用IO口34作为ADC的输入。  
    sound_ADC.atten(ADC.ATTN_11DB)  # 11dB 衰减, 检测输入电压约0-3.6v。这里输入电源3.3v，满足条件。

# A0adc为ADC上传来的值，A0min为没有声音时ADC传来的电压，最大电压为3.3V。
# A0min可以定为1.7V，大概在3.3V的中间。因为声音转换后有正负半周，类似于正弦信号，音量大小只和幅值有关。
def Vvalue(A0adc,A0min):
    vv1=(3.3*A0adc/4095-A0min)/(3.3-A0min)*1000 # 这里比较输入音量对应的电压值和1.7V的差距，除以总量程，放大1000倍，100倍声音辨识变化有点小。
    # 1.7V就对应声音为0，和它的差距越大（不论正负）说明音量越大。调节电位器，就是在校准音量为0时的电压值。
    vv1=abs(round(vv1)) # 先用round进行四舍五入，再用abs进行绝对值。因为音频有正负，绝对值表示音量大小。
    return vv1   # 返回音量值0-1000.电压3.3V对应音量1000.

# 循环函数
def loop():
    count = 0                                         # 计数值
    while True:                                       # 无限循环
        voiceValue=Vvalue(sound_ADC.read(),1.7)       # 设置0V对应的电压为1.7V
        if voiceValue:                                # 当声音值不为0
            print ("Sound Value:", voiceValue)        # 打印出声音值
            if voiceValue > 100:                      # 如果声音传感器读取值大于100
                print ("声音超出范围! ", count)        # 打印出计数值
                count += 1                            # 计数值累加
            sleep(0.2)                                # 延时 200ms

# 程序入口
if __name__ == '__main__':
    setup()           # 初始化GPIO口
    loop()            # 循环函数

2 实验图片

3 实验显示结果

在shell区可以看到显示的音量结果：

4 声音传感器模块原理分析

4.1 驻极体话筒原理

驻极体话筒只有两个引脚，如下图

其工作原理是什么样的呢？箭头左边的就是驻极体话筒，右边是加的外围电路。原理参考视频驻极体话筒工作原理#音频信号 #驻极体话筒 #场效应管 #放大器_哔哩哔哩_bilibili

驻极体话筒包含一个驻极体和一个场效应管。驻极体相当于一个电容，里边有永久电荷，不会丢失。震动膜受到声波产生震动，从而使驻极体两个极板间距离发生变化，从而导致电容变化，Q=CU，Q不变，C改变，那么电压U改变。从而导致场效应管的阻抗变化（驻极体电容的电压变化（由声波引起）会调制JFET的栅极电压，进而改变其沟道电阻），所以+处的电压也随之改变。（进一步理解可以找找场效应管的资料，这里我没有继续深究了）

可以理解为整个驻极体话筒就是一个可变电阻，电阻值随声音强度变化。