声音录制与分析系统

当对着麦克风唱歌时，产生的声音使膜片振动，与膜片相连的线圈也跟着一起振动，线圈在磁场中切割磁感线，能产生随着声音变化而变化的电流，继而在输出端产生对应变化的电压。

将麦克风的输出端和嵌入式平台的模数转换(ADC)接口连接，然后通过电脑端的Python脚本向平台发送硬件控制命令进行模数转换采样。随着采样的进行，平台将采样结果发送回电脑端。

当收到所有的采样结果后，电脑端将结果保存成WAV文件，用户可播放该WAV文件并听到所采集的声音。并且电脑端通过Python的SciPy库，对收集到的声音进行傅立叶分析，可得到声音的频谱分析数据。

麦克风基于MAX9814模块，请点击该淘宝链接购买麦克风模块，该模块大概15元左右。

锐客创新嵌入式平台支持ADC单次或连续采样。对于连续采样，平台支持采样频率从1到2000Hz。该声音录制系统使用2000Hz的采样频率，5V的参考电压。

采样频率越高，记录声音的清晰度越高。我们常说的无损音乐的采样率需达到44.1kHz。2000Hz采样率虽然不高，但能够听得清楚一般的谈话内容。

通过Python的Requests库，可以方便地向嵌入式平台发送硬件操作语言。

payload_obj = {
    "event": "now",
    "actions": [["adc", adc_channel_id, adc_ref_voltage, sample_rate, "s", duration, \
                return_type_str, return_dest_str]]
}

ret = requests.post(f'http://{rectcream_ip}/hardware/operation', json=payload_obj)

在发送硬件操作语言之前，电脑端需要打开指定的网络端口，用来接受平台的采样结果。平台会将采样结果保存在1460字节的缓存中。当缓存存满后，平台会将缓存发送给电脑端。Python脚本使用了asyncore库，用来非阻塞地接收采样结果。

下载：Python参考脚本

该脚本中为了显示中文字符，需要加载ttf中文字符库，点击下面的链接下载中文字符库。

中文字符库

对于脚本中用到的其他Python库，请通过pip下载。

该WAV文件中记录了采集到的结果。可播放该文件听到录制到的内容。

电脑端可以对采样结果进行傅立叶变换，即可将结果从时域信号转换为频域信号。根据奈奎斯特采样定理，当采样频率为2000Hz时，可以检测出从1-1000Hz的信号。因此2000Hz的采样频率足够检测出喇叭中播放音符的C3(261Hz)和A4(440Hz)。

请参考下图，在频谱分析的图示中，可以看到最高的值对应的频率为440Hz和261Hz。