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
- 做什么：识别不同音乐，识别声音有无。
- 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）
- 我的选择：a+c
-
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
//初始化adc
//这里我们仅以规则通道为例
//我们默认将开启通道0~3
void adc_init(void)
{
adc_inittypedef adc_initstructure;
gpio_inittypedef gpio_initstructure;
//使能adc1通道时钟
rcc_apb2periphclockcmd(rcc_apb2periph_gpioa |rcc_apb2periph_adc1, enable );
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
//pa1 作为模拟通道输入引脚
gpio_initstructure.gpio_pin = gpio_pin_1;
gpio_initstructure.gpio_mode = gpio_mode_ain;//模拟输入引脚
gpio_init(gpioa, &gpio_initstructure);
adc_deinit(adc1); //复位adc1
adc_initstructure.adc_mode = adc_mode_independent;
//adc工作模式:adc1和adc2工作在独立模式
adc_initstructure.adc_scanconvmode = disable;//模数转换工作在单通道模式
adc_initstructure.adc_continuousconvmode = disable;//模数转换工作在单次转换模式
adc_initstructure.adc_externaltrigconv = adc_externaltrigconv_none;
//转换由软件而不是外部触发启动
adc_initstructure.adc_dataalign = adc_dataalign_right;//adc数据右对齐
adc_initstructure.adc_nbrofchannel = 1;//顺序进行规则转换的adc通道的数目
adc_init(adc1, &adc_initstructure);
//根据adc_initstruct中指定的参数初始化外设adcx的寄存器
adc_cmd(adc1, enable);//使能指定的adc1
adc_resetcalibration(adc1);//使能复位校准
while(adc_getresetcalibrationstatus(adc1));//等待复位校准结束
adc_startcalibration(adc1); //开启ad校准
while(adc_getcalibrationstatus(adc1)); //等待校准结束
//adc_softwarestartconvcmd(adc1, enable);//使能指定的adc1的软件转换启动功能
}
//获得adc值
//ch:通道值 0~3
u16 get_adc(u8 ch)
{
//设置指定adc的规则组通道，一个序列，采样时间
adc_regularchannelconfig(adc1, ch, 1, adc_sampletime_239cycles5 );
//adc1,adc通道,采样时间为239.5周期
adc_softwarestartconvcmd(adc1, enable);//使能指定的adc1的软件转换启动功能
while(!adc_getflagstatus(adc1, adc_flag_eoc ));//等待转换结束
return adc_getconversionvalue(adc1);//返回最近一次adc1规则组的转换结果
}
u16 get_adc_average(u8 ch,u8 times)
{
u32 temp_val=0;
u8 t;
for(t=0;t<times;t++)
{
temp_val+=get_adc(ch);
delay_ms(5);
}
return temp_val/times;
}
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
while(1)
{
printf("\r\n");
for(i=0;;i++)
{
for(j=0;j<50;j++)
{
adcx=get_adc_average(adc_channel_1,10);
printf("%-4d \r",4093-adcx);
delay_ms(100);
}
printf("\r\n");
delay_ms(1500);
delay_ms(1500);
}
}
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
u8 check_song(void)
{
u16 adcx,adc[35]={0};
u8 i,flag=0;
printf("\r\n");
for(i=0;i<35;i++)//存储数据
{
adcx=currentadc();
adc[i]=adcx;
if (adc[i]>300)
flag++;
printf("%-4d \r", adc[i]);
delay_ms(100);
}
if(flag>32)
{
printf("flag%d\r",flag);
return 0;//太极拳
}
else
{
printf("flag%d\r",flag);
if((adc[23]<5&&adc[24]<5)
||(adc[24]<5&&adc[25]<5)
||(adc[25]<5&&adc[26]<5)
||(adc[26]<5&&adc[27]<5)
||(adc[27]<5&&adc[28]<5))
return 1;//健康歌
else return 2;//翻跟头
}
}
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！