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【Arduino】168种传感器模块系列实验(159)---MAX9814咪头传感器

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ID:513258 发表于 2020-3-5 11:03 | 显示全部楼层 |阅读模式
37款传感器与模块的提法,在网络上广泛流传,其实Arduino能够兼容的传感器模块肯定是不止37种的。鉴于本人手头积累了一些传感器和执行器模块,依照实践出真知(一定要动手做)的理念,以学习和交流为目的,这里准备逐一动手试试做实验,不管成功与否,都会记录下来---小小的进步或是搞不定的问题,希望能够抛砖引玉。

【Arduino】168种传感器模块系列实验(资料+代码+图形+仿真)
实验一百五十九:MAX9814麦克风放大器模块 MIC话筒声音放大/咪头传感器 CMA-4544PF-W


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ID:513258 发表于 2020-3-5 11:05 | 显示全部楼层
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CMA-4544PF-W
电容式麦克风
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ID:513258 发表于 2020-3-5 11:27 | 显示全部楼层
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ID:513258 发表于 2020-3-5 11:29 | 显示全部楼层
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ID:513258 发表于 2020-3-5 11:37 | 显示全部楼层
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电容式话筒
是利用电容大小的变化,将声音信号转化为电信号.这种话筒最为普遍,常见的录音机内置话筒就这种.因为它便宜,体积小巧,而且效果也不差.有时也叫咪头。

电容式麦克风有两块金属极板,其中一块表面涂有驻极体薄膜(多数为聚全氟乙丙烯)并将其接地,另一极板接在场效应晶体管的栅极上,栅极与源极之间接有一个二极管,如图所示。当驻极体膜片本身带有电荷,表面电荷地电量为Q,板极间地电容量为C,则在极头上产生地电压U=Q/C,当受到振动或受到气流地摩擦时,由于振动使两极板间的距离改变,即电容C改变,而电量Q不变,就会引起电压的变化,电压变化的大小,反映了外界声压的强弱,这种电压变化频率反映了外界声音的频率,这就是驻极体传声器地工作原理。

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ID:513258 发表于 2020-3-5 11:41 | 显示全部楼层
电容式麦克风优点
1、能将声音直接转换成电能讯号的
电容式麦克风是利用导体间的电容充放电原理,以超薄的金属或镀金的塑料薄膜为振动膜感应音压,以改变导体间的静电压直接转换成电能讯号,经由电子电路耦合获得实用的输出阻抗及灵敏度设计而成。
2、能展现原音重现的特性
音响专家以追求『原音重现』为音响的最高境界!从麦克风的基本设计原理分析,不难发现电容式麦克风不仅靠精密的机构制造技术,而且结合复杂的电子电路,能直接将声音转换成电能讯号,先天上就具有极优越的特性,所以成为追求『原音重现』者的最佳选择。
3、具有极为宽广的频率响应
振动膜是麦克风感应声音及转换为电能讯号的主要组件。振动膜的材质及机构设计,是决定麦克风音质的各项特性。由于电容式麦克风的振动膜可以采用极轻薄的材料制成,而且感应的音压,直接转换成音频讯号,所以频率响应低音可以延伸到10Hz以下的超低频,高音可以轻易的达到数十KHz的超音波,展现非常宽广的频率响应特性!
4、具有超高灵敏度
在振动膜上面因为没有音圈的负载,可以采用极为轻薄的设计,所以不但频率响应极为优越,而且具有绝佳的灵敏度,可以感应极微弱的声波,输出最清晰、细腻及精准的原音!
5、快速的瞬时响应特性
振动膜除了决定麦克风的频率响应及灵敏度的特性外,对声波反应快慢的能力,即所谓「瞬时响应」特性,是影响麦克风音色的一个最重要因素。麦克风瞬时响应特性的快慢,决定于整个振动膜的轻重,振动膜越轻,反应速度就越快。电容式音头极为轻薄的振动膜,具有极快速的瞬时响应特性,能展现清晰、明亮而有劲的音色及精准的音像。尤其中、低音完全没有音染及『箱音』,高音细腻而清脆,是电容式最显著的音色特点。由下面的附图可明显看出电容式音头的瞬时响应特性远优于动圈式。
6、具有超低触摸杂音的特性
使用手握式麦克风时因与手掌接触产生的触摸杂音,让原音混杂了额外的噪音,对音质影响至巨,尤其对具有前置放大电路的无线麦克风更严重,所以触摸杂音成为评断麦克风优劣的重要项目。从物理现象探讨,鹅毛与铜板同样掉到地板上,鹅毛几乎听不到掉落的声音,而铜板就很大声,显示较轻的材料比较重的撞击声小。同理,电容式麦克风的振动膜比较轻,先天上就具有『超低触摸杂音』的绝佳特点。
7、具有耐摔与耐冲击的特性
使用麦克风难免因不慎掉落碰撞导致故障或异常。由于电容式音头是由较轻的塑料零件及坚固的轻金属外壳构成,掉落地面的撞击力较小,损坏的故障率较低。
8、体积小、重量轻
电容式麦克风因采用超薄的振动膜,具有体积小、重量轻、灵敏度高及频率响应优越的特点,所以能设计成超小型麦克风(俗称小蜜蜂及小蚂蚁)广泛的应用
9、最适合装配在无线麦克风上
电容式麦克风具有上述绝佳的特点,成为音响工程专家及演唱高手的最爱,而无线麦克风在舞台演唱或在家里唱卡拉OK,已经成为当今世界的趋势,无线麦克风因本身可以提供电容式音头所需的偏压,而拥有电容式麦克风的全部优点,成为数字音响时代,专业音响行家梦寐以求的最佳麦克风。

电容式麦克风缺点
结构复杂、造价昂贵,音膜脆弱,怕潮,名贵型号都用真空防潮箱保存,难以推广。

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ID:513258 发表于 2020-3-5 12:15 | 显示全部楼层
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MAX9814
是美信公司出品的带AGC控制的麦克放大模块,很适于各种麦克放大和控制电路的前置部分,外围只要10个以内的元件,就能满足一般使用者的需要,麦克放大在0-8米的距离,保证输出电平保持近似一致。是很好的简单代替复杂麦克控制电路的代表之作。

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ID:513258 发表于 2020-3-5 12:32 | 显示全部楼层
MAX9814是一款低成本,高质量的麦克风放大器,具有自动增益控制(AGC)和低噪声麦克风偏置。该器件具有一个低噪声前置放大器,可变增益放大器(VGA),输出放大器,麦克风偏置电压发生器和AGC控制电路。

低噪声前置放大器具有固定的12dB增益,而VGA增益则根据输出电压和AGC阈值自动从20dB调整至0dB。输出放大器提供8dB,18dB和28dB的可选增益。在没有压缩的情况下,放大器的级联会导致总增益为40dB,50dB或60dB。三级数字输入对输出放大器的增益进行编程。外部电阻分压器控制AGC阈值,单个电容器设定启动/释放时间。三级数字输入可设定起效时间与释放时间的比率。AGC的保持时间固定为30ms。低噪声麦克风偏置电压发生器可以使大多数驻极体麦克风偏置。

MAX9814采用节省空间的14引脚TDFN封装。该器件的额定温度范围为-40°C至+ 85°C。

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ID:513258 发表于 2020-3-5 12:35 | 显示全部楼层
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ID:513258 发表于 2020-3-5 14:22 | 显示全部楼层
MAX9814主要特征
自动增益控制(AGC)
三种增益设置(40dB,50dB,60dB)
可编程攻击时间
可编程的攻击和释放比率
2.7V至5.5V电源电压范围
30nV /的低输入参考噪声密度
低总谐波失真(THD):0.04%(典型值)
低功耗关机模式
内部低噪声麦克风偏置,2V
采用节省空间的14引脚TDFN(3mm×3mm)封装
-40°C至+ 85°C扩展温度范围

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ID:513258 发表于 2020-3-5 14:42 | 显示全部楼层
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ID:513258 发表于 2020-3-5 15:24 | 显示全部楼层
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MAX9814麦克风放大器模块
MAX9814是一款低成本高性能麦克风放大器,具有自动增益控制(AGC)和低噪声麦克风偏置。器件具有低噪声前端放大器、可变增益放大(VGA)、输出放大器、麦克风偏置电压发生器和AGC控制电路。
●自动增益控制(AGC)  
●3种增益设置(40dB、50dB、60dB)  
●可编程动作时间  
●可编程动作和释放时间比  
●电源电压范围2.7V~5.5V   
●低THD:0.04% (典型值)  
●低功耗关断模式  
●内置2V低噪声麦克风偏置

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ID:513258 发表于 2020-3-5 15:29 | 显示全部楼层
模块电原理图

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ID:513258 发表于 2020-3-5 15:31 | 显示全部楼层
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ID:513258 发表于 2020-3-5 15:34 | 显示全部楼层
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ID:347384 发表于 2020-3-7 20:05 | 显示全部楼层
楼主太牛了。
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ID:513258 发表于 2020-3-8 17:30 | 显示全部楼层
  1. /*
  2. 【Arduino】168种传感器模块系列实验(资料+代码+图形+仿真)
  3. 实验一百五十九:MAX9814麦克风放大器模块 MIC话筒声音放大/咪头传感器

  4. 项目测试:串口输出人声波形
  5. 模块接线:
  6. MAX9814  Arduino
  7. VCC        5V
  8. GND        GND
  9. OUT         A0
  10. */

  11. void setup()
  12. {
  13.   Serial.begin(9600);
  14.   pinMode(A0,INPUT);
  15. }

  16. void loop()
  17. {
  18.   Serial.println(analogRead(A0));
  19.   delay(100);
  20. }
复制代码


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ID:513258 发表于 2020-3-8 17:33 | 显示全部楼层
【Arduino】168种传感器模块系列实验(资料+代码+图形+仿真)
实验一百五十九:MAX9814麦克风放大器模块 MIC话筒声音放大/咪头传感器

项目测试:串口输出人声波形
模块接线:
MAX9814  Arduino
VCC        5V
GND        GND
OUT         A0

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ID:513258 发表于 2020-3-8 17:35 | 显示全部楼层
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ID:513258 发表于 2020-3-9 09:05 | 显示全部楼层
来自放大器输出的音频信号是变化的电压。要测量声级,我们需要进行多次测量以找到信号的最小和最大范围或“峰到峰幅度”。  

下面的实验中,我们选择50毫秒的示例窗口。这足以测量低至20 Hz(人类听觉的下限)频率的声音水平。

找到最小和最大样本后,我们计算差值并将其转换为伏特,然后将输出打印到串行监视器。

  1. /*
  2.   【Arduino】168种传感器模块系列实验(资料+代码+图形+仿真)
  3.   实验一百五十九:MAX9814麦克风放大器模块 MIC话筒声音放大/咪头传感器

  4.   项目测试之二:测量声级
  5.   模块接线:
  6.   MAX9814  Arduino
  7.   VCC        5V
  8.   GND        GND
  9.   OUT         A0
  10. */

  11. const int sampleWindow = 50; // 以mS为单位的采样窗口宽度(50 mS = 20Hz)   
  12. unsigned int sample;

  13. void setup()
  14. {
  15.    Serial.begin(9600);
  16.    pinMode(A0,INPUT);
  17. }


  18. void loop()
  19. {
  20.    unsigned long startMillis= millis();  // 样本窗口的开始
  21.    unsigned int peakToPeak = 0;   // 峰峰值

  22.    unsigned int signalMax = 0;
  23.    unsigned int signalMin = 1024;

  24.    // collect data for 50 mS
  25.    while (millis() - startMillis < sampleWindow)
  26.    {
  27.       sample = analogRead(A0);
  28.       if (sample < 1024)  // 抛出错误的读数
  29.       {
  30.          if (sample > signalMax)
  31.          {
  32.             signalMax = sample;  // 只保存最大级别
  33.          }
  34.          else if (sample < signalMin)
  35.          {
  36.             signalMin = sample;  // 仅保存最低级别
  37.          }
  38.       }
  39.    }
  40.    peakToPeak = signalMax - signalMin;  // max-min =峰峰值幅度
  41.    double volts = (peakToPeak * 5.0) / 1024;  // 转换为伏特

  42.    Serial.println(volts);
  43. }
复制代码








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ID:513258 发表于 2020-3-9 09:44 | 显示全部楼层
【Arduino】168种传感器模块系列实验(资料+代码+图形+仿真)
  实验一百五十九:MAX9814麦克风放大器模块 MIC话筒声音放大/咪头传感器

  项目测试之二:测量声级
  模块接线:
  MAX9814  Arduino
  VCC        5V
  GND        GND
  OUT         A0

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ID:513258 发表于 2020-3-9 09:51 | 显示全部楼层
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ID:513258 发表于 2020-3-9 10:03 | 显示全部楼层
修改为

double volts = (peakToPeak * 5.0) / 255;  // 转换为1/4伏特值

14.jpg


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ID:513258 发表于 2020-3-9 16:53 | 显示全部楼层
  • /*
  •   【Arduino】168种传感器模块系列实验(资料+代码+图形+仿真)
  •   实验一百四十五:MT8870 DTMF语音解码板模块 电话拨号控制音频解码处理电路
  •   第三项实验:用合成DTMF双音多频信号测试咪头传感器和DTMF解码模块
  •   1、安装 "dtmf"库: 下载https://codeload.github.com/DFRobot/DTMF/zip/master
  •   2、需要材料:喇叭1个,68Ω电阻两个,咪头传感器和DTMF解码模块,两块UNO板
  •   3、合成信号硬件连接:在D11,D12引脚各接一个68Ω电阻一端,68Ω电阻另一端接喇叭,然后喇叭另一端接地。
  •   4、咪头模块接线:
  •   MAX9814  Arduino
  •   VCC        5V
  •   GND        GND
  •   OUT        IN(接到DTMF)
  •   5、DTMF解码模块接线
  •   DTMF     Arduino
  •   VCC        5V
  •   GND        GND
  •   Q1         12
  •   Q2         11
  •   Q3         10
  •   Q4         9
  • */
  • #include "dtmf.h"
  • DTMF dtmf;
  • void setup()
  • {
  •   Serial.begin(9600);
  • }
  • void loop()
  • {
  •   // 读DTMF代码并且用串行输出
  •   int myDtmf;
  •   myDtmf = dtmf.getDTMF();
  •   if (myDtmf != -1)
  •     Serial.println(myDtmf);
  •   delay(100); // 以避免收到重复的输出。
  • }

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ID:513258 发表于 2020-3-9 16:56 | 显示全部楼层
DTMF解码识别模块实验视频
https://v.youku.com/v_show/id_XNDU3OTkzOTA4OA==.html

https://v.youku.com/v_show/id_XNDU3OTkzOTA4OA==.html


【Arduino】168种传感器模块系列实验(资料+代码+图形+仿真)
  实验一百四十五:MT8870 DTMF语音解码板模块 电话拨号控制音频解码处理电路

  第三项实验:用合成DTMF双音多频信号测试咪头传感器和DTMF解码模块
  1、安装 "dtmf"库: 下载https://codeload.github.com/DFRobot/DTMF/zip/master
  2、需要材料:喇叭1个,68Ω电阻两个,咪头传感器和DTMF解码模块,两块UNO板
  3、合成信号硬件连接:在D11,D12引脚各接一个68Ω电阻一端,68Ω电阻另一端接喇叭,然后喇叭另一端接地。
  4、咪头模块接线:
  MAX9814  Arduino
  VCC        5V
  GND        GND
  OUT        IN(接到DTMF)
  5、DTMF解码模块接线
  DTMF     Arduino
  VCC        5V
  GND        GND
  Q1         12
  Q2         11
  Q3         10
  Q4         9
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ID:513258 发表于 2020-3-9 16:58 | 显示全部楼层
打开"dtmf.h"库文件查看,发现是针对不同硬件模块的(板上芯片都是MT8870),由于接脚对不上号,故串口输出的解码不对的

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ID:780673 发表于 2020-6-22 11:36 | 显示全部楼层
楼主恒心、毅力、做事的态度都不缺,大牛指日可待
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ID:513258 发表于 2020-10-24 15:58 | 显示全部楼层
ssw2020 发表于 2020-6-22 11:36
楼主恒心、毅力、做事的态度都不缺,大牛指日可待

谢谢老师的鼓励
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ID:513258 发表于 2020-11-5 17:18 | 显示全部楼层
搜到一个NE5532来进行放大的咪头电路


51hei截图20201105171450616.jpg

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ID:513258 发表于 2020-11-5 17:18 | 显示全部楼层
51hei截图20201105171518273.jpg
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