中级
30 分钟

使用 LM3914 和 ATmega328P 显示音频信号的强度

音量单位计

VU Meter Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 26, 2024

点击板

VU Meter Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328P

根据声音质量来调整条形图显示的亮度。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

VU Meter Click 基于 LM3914,这是一款单片集成电路,可以检测模拟电压水平并驱动德州仪器的 10 段条形图显示。 这个解决方案是一个紧凑的音量单位计。 这种模拟控制的驱动程序意味着它可以通过模拟输入电压控制显示屏,并且无需额外的编程。 音量单位计代表一种显示音频信号强度的设备; 更具体地说,它用于可视化模拟信号。 这就是为什么 VU Meter Click 适合作为音量测量工具的原因。 LM3914 配置为条形模式,其中条形图显示器低于某个点的所有部分都打开。 该板配备了板载声音检测设备(麦克风)、MC33072 运算放大器和 

LM3914,它根据声音质量使条形图显示器发光。 最初,麦克风捕捉声音并将其转换为线性电压以显示声音幅度。 然后电容器停止传输的直流分量,允许麦克风的交流输入进入 MC33072 运算放大器。 MC33072 的一部分使用 TPL0501 表示可变增益反相放大器,TPL0501 是德州仪器的 SPI 可配置数字电位器,而第二部分表示信号缓冲器。 经过滤波和放大后,这些滤波和放大的信号最终被提供给 LM3914。 考虑到该驱动器是模拟控制的,该 Click 板™ 还提供了通过 mikroBUS™ 插座的 AN 引脚由 MCU 监控模拟信号的能力。 LM3914 以电

压表格式工作,并根据给定信号的强度点亮 XGURUGX10D 十段条形图阵列。 板载条形图显示器段亮且颜色均匀,提供令人愉悦和干净的视觉反馈。 每个细分市场由绿色和红色 LED 组成,使其可以用不同的颜色标记各种重要状态。 它可以使用绿色、红色及其组合,产生琥珀色段。 该 Click 板™ 可以使用通过 VCC SEL 跳线选择的 3.3V 或 5V 逻辑电压电平工作。 这样,3.3V 和 5V 功能 MCU 都可以正确使用通信线。 然而,Click 板™ 配备了一个包含易于使用的功能和示例代码的库,可以用作进一步开发的参考。

VU Meter Click top side image
VU Meter Click bottom side image

功能概述

开发板

Arduino UNO 是围绕 ATmega328P 芯片构建的多功能微控制器板。它为各种项目提供了广泛的连接选项,具有 14 个数字输入/输出引脚,其中六个支持 PWM 输出,以及六个模拟输入。其核心组件包括一个 16MHz 的陶瓷谐振器、一个 USB 连接器、一个电

源插孔、一个 ICSP 头和一个复位按钮,提供了为板 子供电和编程所需的一切。UNO 可以通过 USB 连接到计算机,也可以通过 AC-to-DC 适配器或电池供电。作为第一个 USB Arduino 板,它成为 Arduino 平台的基准,"Uno" 符号化其作为系列首款产品的地

位。这个名称选择,意为意大利语中的 "一",是为了 纪念 Arduino Software(IDE)1.0 的推出。最初与 Arduino Software(IDE)版本1.0 同时推出,Uno 自此成为后续 Arduino 发布的基础模型,体现了该平台的演进。

Arduino UNO Rev3 double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

28

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

Click Shield for Arduino UNO 具有两个专有的 mikroBUS™ 插座,使所有 Click board™ 设备能够轻松与 Arduino UNO 板进行接口连接。Arduino UNO 是一款基于 ATmega328P 的微控制器开发板,为用户提供了一种经济实惠且灵活的方式来测试新概念并构建基于 ATmega328P 微控制器的原型系统,结合了性能、功耗和功能的多种配置选择。Arduino UNO 具有 14 个数字输入/输出引脚(其中 6 个可用作 PWM 输出)、6 个模拟输入、16 MHz 陶瓷谐振器(CSTCE16M0V53-R0)、USB 接口、电源插座、ICSP 头和复位按钮。大多数 ATmega328P 微控制器的引脚都连接到开发板左右两侧的 IO 引脚,然后再连接到两个 mikroBUS™ 插座。这款 Click Shield 还配备了多个开关,可执行各种功能,例如选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平,以及选择 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换电压转换器使用任何 Click board™,无论 Click board™ 运行在 3.3V 还是 5V 逻辑电压电平。一旦将 Arduino UNO 板与 Click Shield for Arduino UNO 连接,用户即可访问数百种 Click board™,并兼容 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的设备。

Click Shield for Arduino UNO accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Analog Signal
PC0
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
PB2
CS
SPI Clock
PB5
SCK
NC
NC
MISO
SPI Data IN
PB3
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

VU Meter Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Arduino UNO Rev3作为您的开发板开始。

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 front image hardware assembly
Barometer 13 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Arduino UNO Rev3 MB 1 - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Arduino UNO MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

该库包含 VU Meter Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • vumeter_read_an_pin_voltage - 该功能读取AN引脚的AD转换结果并将其转换为比例电压水平。

  • vumeter_set_gain_level - 该功能设置输入信号增益水平(麦克风灵敏度)。

  • vumeter_calculate_vu_level - 该功能从模拟电压输入计算VU电平。

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief VUMeter Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of VU Meter click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and sets the gain level (the microphone sensitivity) to maximum.
 *
 * ## Application Task
 * Calculates VU level from the analog voltage read from AN pin, and displays the results
 * on the USB UART approximately every 100ms.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "vumeter.h"

static vumeter_t vumeter;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;          /**< Logger config object. */
    vumeter_cfg_t vumeter_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.

    vumeter_cfg_setup( &vumeter_cfg );
    VUMETER_MAP_MIKROBUS( vumeter_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag  = vumeter_init( &vumeter, &vumeter_cfg );
    if ( SPI_MASTER_ERROR == init_flag )
    {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }
    
    vumeter_set_gain_level ( &vumeter, VUMETER_GAIN_LEVEL_MAX );
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    log_printf( &logger, " VU level: %.3f VU\r\n", vumeter_calculate_vu_level ( &vumeter, 100 ) );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

    for ( ; ; )
    {
        application_task( );
    }
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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