STM32 f103搭配LM386声音传感器实现简单音乐识别

 

STM32 f103搭配LM386声音传感器实现简单音乐识别

1.前言

     2019年12月初，有一个中国机器人技能大赛中的双足机器人比赛项目，意思是机器人识别音乐跳对应节奏的舞蹈，五首音乐随机抽三首歌曲，音乐停，机器人停。

     新比赛，新项目，难度自然有，坑也不少。希望这篇文章能给大家带来一点帮助。废话不多说，进入正题。

2.效果

（健康歌）每100ms采样一次，歌曲前5秒内共测50次数据，重复12组

(卡路里) 重复7组

       可以看出一首歌经过多次测值，其采样值数组呈现出有规律的特征；不同的歌曲的特征也有较好的区分度。达到了区分歌曲的效果。下面讲讲具体实现步骤。

3.思路

1. 做什么：识别不同音乐，识别声音有无。
2. 怎么做：a.利用传感器判断出音乐或声音（网上资料极少）；　  b.利用手机app听歌识曲，返回对应值（app感觉太难) ； 　  c.检测到声音就随机跳（下策，保命方案）； 　  d.遥控（作弊）； 　 e.人在旁边说出歌曲有关的词语，语音模块识别（干扰大）
3. 我的选择：a+c
4. 技术路线：

4.硬件

      找到一块具有模拟量输出功能的声音传感器模块,我用的是下面这块，感觉不错，其他的没尝试过。将f103芯片的A1脚与模块的AOUT引脚相连（奇怪的是我与DOUT相连也会得到和AOUT差不多的模拟量值，很迷，有大佬懂的话麻烦指出一下问题所在)。

 

5.软件

利用正点原子的adc.c文件来处理模拟量值，并最终返回给Get_Adc_Average（）函数

 

 

 

​x

 

 

 

 

1

//初始化ADC

2

//这里我们仅以规则通道为例

3

//我们默认将开启通道0~3

4

void  Adc_Init(void)

5

{ 

6

    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure; 

7

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

8

    //使能ADC1通道时钟

9

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE ); 

10

RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);//设置ADC分频因子6 72M/6=12,ADC最大时间不能超过14M

11

    //PA1 作为模拟通道输入引脚                         

12

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;

13

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;//模拟输入引脚

14

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

15

​

16

ADC_DeInit(ADC1);  //复位ADC1 

17

​

18

ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;

19

    //ADC工作模式:ADC1和ADC2工作在独立模式

20

ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;//模数转换工作在单通道模式

21

ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;//模数转换工作在单次转换模式

22

ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;

23

    //转换由软件而不是外部触发启动

24

ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;//ADC数据右对齐

25

ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;//顺序进行规则转换的ADC通道的数目

26

ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);

27

    //根据ADC_InitStruct中指定的参数初始化外设ADCx的寄存器   

28

​

29

30

ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);//使能指定的ADC1

31

32

ADC_ResetCalibration(ADC1);//使能复位校准  

33

34

while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));//等待复位校准结束

35

36

ADC_StartCalibration(ADC1); //开启AD校准

37

38

while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)); //等待校准结束

39

40

    //ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);//使能指定的ADC1的软件转换启动功能

41

}

42

​

43

//获得ADC值

44

//ch:通道值 0~3

45

u16 Get_Adc(u8 ch)   

46

{

47

  //设置指定ADC的规则组通道，一个序列，采样时间

48

ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ch, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 );

49

    //ADC1,ADC通道,采样时间为239.5周期      

50

51

ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);//使能指定的ADC1的软件转换启动功能

52

53

while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC ));//等待转换结束

54

​

55

return ADC_GetConversionValue(ADC1);//返回最近一次ADC1规则组的转换结果

56

}

57

​

58

u16 Get_Adc_Average(u8 ch,u8 times)

59

{

60

u32 temp_val=0;

61

u8 t;

62

for(t=0;t<times;t++)

63

{

64

temp_val+=Get_Adc(ch);

65

delay_ms(5);

66

}

67

return temp_val/times;

68

}  

 

 

      将Get_Adc_Average（）拿到的值通过串口输出在电脑屏幕上，适当调整其数值范围，刷新时间间隔。我在代码中就进行了（4093-adcx），（delay_ms(100)）相关处理。

 

 

 

xxxxxxxxxx

18

 

 

 

 

1

while(1)

2

{

3

 printf("\r\n");

4

 for(i=0;;i++) 

5

        {

6

  for(j=0;j<50;j++)

7

     {

8

                  adcx=Get_Adc_Average(ADC_Channel_1,10);

9

                  printf("%-4d \r",4093-adcx);                

10

                  delay_ms(100);

11

      }

12

             printf("\r\n");

13

             delay_ms(1500);

14

             delay_ms(1500);

15

     }

16

}

17

​

18

​

 

 

判断歌曲就更简单了，把采样值存入数组，写一个条件语句判断数组的特征就好了，如下：

 

 

 

xxxxxxxxxx

35

 

 

 

 

1

u8 check_song(void)

2

{

3

u16 adcx,adc[35]={0};

4

u8 i,flag=0;

5

printf("\r\n");

6

for(i=0;i<35;i++)//存储数据

7

   {

8

adcx=CurrentAdc();

9

adc[i]=adcx;

10

if (adc[i]>300)

11

   flag++;

12

printf("%-4d \r", adc[i]);

13

delay_ms(100);

14

​

15

   }

16

17

​

18

 if(flag>32) 

19

           {

20

        printf("flag%d\r",flag);

21

        return 0;//太极拳

22

   }

23

 else

24

   {

25

        printf("flag%d\r",flag);

26

27

if((adc[23]<5&&adc[24]<5)

28

 ||(adc[24]<5&&adc[25]<5)

29

 ||(adc[25]<5&&adc[26]<5)

30

 ||(adc[26]<5&&adc[27]<5)

31

 ||(adc[27]<5&&adc[28]<5))

32

   return 1;//健康歌

33

   else return 2;//翻跟头

34

   }

35

}

 

 

6.总结

a.未知是最大的恐惧，行动是最好的解药

      一看到比赛项目的时候，卧槽，感觉很难，果然网上一查，什么资料也没有。。绝望，想放弃。。比赛前半个月，老师开始问进度了，很慌，啥也没有。但不好意思空手去，于是和队友总结出上面几套方案，发现有个保命方案，心里稍微有点底，开始去探索更好的方法。最后搞出来声音的adc采集，其实现在看看代码，实在是简单，惭愧惭愧。其实比赛现场能真正识别出音乐的不超过10个（共30个队伍），我难人亦难，但我只要去做，山重水复疑无路，柳暗花明又一村。这已超过了不少的人，最重要的是战胜了自己。一定要去做，用心做！

b.做项目就跟取西经样，人生何尝不是

      准备过程中是不可能一帆风顺的，一天一个小自闭，三天一个大自闭，烧板子查不出问题，断结构重新打印，破代码运行不出效果，软件崩溃文件没保存......简直怀疑人生。。一般遇到这时候，放下手中的工作，跑个步，洗个澡，吃个饭，归来还是少年。做人嘛，最重要的就是心态好啦。

c.持续学习，模仿优秀的人

      现阶段自身的能力还不足以输出很多很好的内容。模仿大佬，总结经验是比较好的成长路线。慢慢地就会有自己的风格了。加油！