要动手做一个基于STM32的次声波检测器,其实核心思路就是:用传感器"听"声音,然后把信号调理成STM32能读懂的数字信号,最后进行分析和显示。
根据几篇学术论文的实现方案,我帮你梳理了一份详细的元件清单,可以把它看作系统的"四梁八柱":
📝 核心元件清单
· 1. 次声传感器 (系统的耳朵)
· 可选型号:电容式次声传感器(如InSYS2008,频响0.001-100Hz)、或高灵敏度麦克风(如ICS-402B,需确认低频响应)。
· 功能:拾取空气中的次声波压力信号,将其转换为微弱的模拟电压信号。
· 备注:这是最关键也最特殊的元件。InSYS2008这类专业传感器性能好,但价格昂贵且不易购买。压电式或MEMS传感器是更经济的DIY选择,需要仔细挑选频响范围(须覆盖0.1~20Hz)。
· 2. 信号调理电路 (信号的整形官)
这部分电路负责把传感器输出的微弱、嘈杂的信号,变成STM32能稳定读取的干净信号。
· 仪表放大器:如 INA118P 或 AD8421 。用于将微弱的差分信号进行第一级高精度放大,并抑制共模噪声。
· 低通滤波器:如 MAX293 或 UAF42 。这是一个关键元件,用于滤除20Hz以上的高频噪声,防止信号混叠。
· 程控放大器:如 PGA203 。用于对信号进行二级放大,将信号幅度调整到适合ADC采样的范围(如0~3.3V)。
· 偏置电路:由运算放大器(如 OP27 )和电阻构成。因为次声波信号是交流的,有正有负,而STM32的ADC只能采集正电压,需要此电路将信号整体"抬高"。
· 3. 主控核心 (系统的大脑)
· MCU:STM32F103C8T6 核心板 。就是你一直在了解的那块板子,负责控制ADC采样、运行FFT算法、驱动屏幕显示。
· ADC模数转换器:可选,如果追求高精度,可用片外 ADS1246 (24位) ;如果要求不高,直接用STM32内部的12位ADC也能玩起来。
· 4. 电源与交互 (后勤与界面)
· 电源模块:需要提供稳定的3.3V或5V电源,如AMS1117-3.3稳压芯片。如果传感器需要更高电压(如±5V或±12V),还需要对应的电源转换电路 。
· 显示模块:OLED 屏幕 或 TFT液晶屏,用于实时显示波形和频谱 。
· 调试器:你之前问过的 DAP调试器 或 ST-Link,用于给STM32烧录程序和在线调试。
· 其他:晶振、电阻、电容、杜邦线、面包板或洞洞板,以及你之前问过的万用表。
🛠️ 搭建流程速览
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接传感器:将次声传感器与仪表放大器连接。
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搭信号链:按照"放大 → 滤波 → 再次放大 → 加偏置"的顺序连接调理电路。
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连核心:将调理后的信号输出端连接到STM32的ADC输入引脚。
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写代码:在STM32上编写程序,配置ADC采样,并运行 FFT(快速傅里叶变换) 算法,将时域信号转换为频域信息,最后显示在屏幕上 。
总的来说,传感器和信号调理电路是这次DIY的难点和核心。STM32部分反而是你比较熟悉的领域。建议先从"能用"入手,比如先尝试用STM32的内部ADC和一块普通麦克风,看看能否采集到20Hz以下的信号特征。这样门槛低,也能帮你快速验证整个流程