设计一款采用树莓派 Pico 平台和高精度 INMP441 I2S MEMS 麦克风的便携式分贝计

大家好，欢迎来到我的 Instructables 教程。今天，我将带大家一起完成使用 Raspberry Pi Pico 和 Micro Python 制作便携式分贝计的过程。

项目概述：

我使用树莓派 Pico 和高精度的 INMP441 I2S 磁性麦克风构建了一个便携式分贝计。该设备能够实时测量声音强度，并将其显示在 OLED 屏幕上，而且它完全独立运行，采用电池供电设计。

该项目包括：

•实时声压级测量(分贝)

•I2S 与 Raspberry Pi Pico 的麦克风接口连接

•OLED 显示技术

•采用 Fusion 360 设计并 3D 打印而成的定制机箱

•基于印刷电路板的专业成品最终组装工艺

这是一个实用的电子学与嵌入式系统项目，非常适合用于物联网、环境监测、噪音分析以及通过树莓派 Pico 学习 MicroPython。

在开始之前，要特别感谢 JLCMC 的赞助支持。

现在，让我们开始我们的项目吧!

物资;供应品

所需电子元件：

•树莓派 Pico

•INMP441 嵌入式微机电系统 I2S 麦克风

•0.98 英寸 OLED 显示屏

•3.7 伏锂聚合物电池

•TP4056 电池充电模块

•滑动开关

附加组件：

•定制印刷电路板

•3D 打印外壳

•热胶

•切割器

•电烙铁

•PLA Filament

软件：

•Thonny IDE

第1步：面包板测试(麦克风 + 微型设备)

请按照以下步骤操作：

•将 Raspberry Pi Pico 和 INMP441 麦克风模块放置在面包板上，并使用跳线进行连接，具体操作方式如电路图所示。

•一旦连接完成，就用 USB 数据线将树莓派 Pico 连接到我的电脑上。

•现在，在 Thonny 集成开发环境中，我将粘贴代码，将其保存为 main.py 文件，并运行它。

正如您在显示屏上所看到的，分贝单位的音量数值正在实时更新。

第2步：提升您的电子项目——JLCMC

JLCMC 是您满足所有电子制造需求的一站式服务平台，提供涵盖硬件、机械、电子和自动化组件的近 60 万种产品规格的丰富产品目录。他们对提供正品的承诺、快速发货(大多数库存商品可在 24 小时内发出)以及具有竞争力的价格，确实使他们脱颖而出。此外，他们卓越的客户服务确保您总能获得实现项目所需的一切。

对于我的下一个项目，我打算从“传动部件”这一板块购买一个正时皮带。

我真正喜欢的是这个部件的定制方式非常简便。在左侧，您可以选择所有所需的选项，而在其下方，您会看到完整的规格说明和相关文档，这样您就能确切地知道您所订购的是什么了。

JLCMC 近期提升了新用户注册的优惠待遇，将欢迎礼包的折扣券价值提升至 123 美元的优惠券额度。无论您是进行 DIY 电子、机器人还是机械项目的制作，JLCMC 都会为您提供优质的零部件和快速的配送服务。

第 3 步：添加 OLED 显示屏

现在让我们将 OLED 显示屏安装到面包板上。

•将 OLED 悬挂在面包板上，并通过 I2C 与 Raspberry Pi Pico 进行连接，按照此电路图操作。

•之后，再次连接好 USB 数据线，并打开 Thonny 软件开发环境。

•首先，将 ssd1306.py 库文件保存到 Raspberry Pi Pico 上。

•然后新建一个文件，将主代码粘贴进去，将其保存为 main.py 文件，并运行它。

好了，现在您可以看到，分贝数值会实时显示在 OLED 屏幕上，就像视频中展示的那样。

第 4 步：3D 打印外壳

为了使这个项目具备合适的手持设备形态，我使用 Fusion 360 软件设计了一个专属的外壳。

我在 3D 模型制作方面还是个新手，但我希望这个项目能让人感觉它是一款真正的设备，而不是仅仅是一个简易的电路板组合。

在设计好外壳之后，我用 3D 打印技术制作了它，最终成品看起来整洁、紧凑且便于携带。

第 5 步：印刷电路板与电源电路

为了使这个项目更加可靠和专业，我将电路转移到了印刷电路板上。

我安装了顶针，并将树莓派 Pico 焊接在印刷电路板上。

然后，按照电路图的指示，我为麦克风、OLED 显示屏以及其他组件连接了插头引脚。

最后，我将电源模块、电池和充电模块组装在一起，使这个设备变得完全便携了。

第 6 步：故障排查

如果您的分贝计未能如预期那样正常工作，不必担心。大多数问题都与线路、电源或软件配置有关。请按以下步骤逐一进行检查。

1. 设备无法开机

可能的原因：

•电池未充电

•TP4056 模块的接线错误

•电源开关接线问题

解决方案：

•使用 TP4056 模块为锂聚合物电池充满电。

•再次检查充电模块上的 B+ / B- 接线情况。

•确保 VCC 和 GND 连接已正确连接到印刷电路板上。

•确认滑动开关已与电源线串联连接。

2. OLED 显示屏未开启

可能的原因：

•错误的 I2C 接线

•错误的 I2C 地址

•驱动程序文件缺失或错误

解决方案：

•检查 SDA 和 SCL 引脚是否已正确连接到树莓派 Pico 上。

•确认 OLED 的 I2C 地址(通常为 0x3C)。

•请确保将 ssd1306.py 文件上传至 Pico 上。

•确保显示屏接收到的是 3.3 伏电压，而非 5 伏电压。

3. OLED 开启但什么也显示不出来

可能的原因：

•程序未运行

•显示初始化失败

•对比问题

解决方案：

•重新上传 main.py 文件，并重启 Pico 设备。

•检查显示初始化代码。

•确保屏幕没有损坏，也未被粘得太紧。

4. 无声音读数 / 分贝值未变化

可能的原因：

•INMP441 麦克风接线问题

•I2S引脚配置错误

•麦克风供电问题

解决方案：

•验证 I2S 引脚(BCLK、WS、SD)是否与代码中定义的引脚相匹配。

•检查麦克风是否已接通 3.3V 电源。

•务必确保麦克风孔没有被胶水堵塞。

•试着在麦克风附近说话或鼓掌，以测试其反应情况。

第 7 步：最终组装

按照以下步骤将所有组件安装到外壳内部，并完成便携式分贝计的组装。

1. 安装树莓派 Pico 芯片

将树莓派 Pico 放置在印刷电路板上。

一旦调整好位置，就使用双面胶将印刷电路板牢固地粘贴到外壳底部，如图 1 和图 2 所示。

2. 将印刷电路板安装在机箱内部

将印刷电路板小心地放置到盒内，确保小板机处于盒的正中央并正确对齐。

轻轻按压一下，以确保胶带牢固粘贴(图 2)。

3. 放置电池

使用双面胶将锂电池贴在印刷电路板旁边，如图 3 所示。

务必确保电池线能够被触及且不会被挤压。

4. 安装充电模块和开关

将 TP4056 电池充电模块插入机箱内的指定插槽中。

如果它显得松动了，就用热胶把它固定好。

同样地，将滑动开关安装到机箱上提供的插槽中(见图 4)。

5. 显示屏与麦克风

将 OLED 显示屏和 INMP441 I2S 麦克风模块插入前面板上的相应凹槽中。

一旦对齐完毕，就用热胶将它们牢固地固定在相应位置(见图 5 和图 6)。

确保胶水不会堵塞麦克风孔或显示屏区域。

6. 连接跳线线缆

按照电路连接图(图 6)将公头到母头的跳线线缆连接到 Pico 引脚上。

7. 电源连接

将电池充电电路中的 VCC 和 GND 引脚连接到 PCB 板上，即可完成电源连接(图 7)。

8. 最终布线

现在将跳线连接到以下位置：

•OLED显示屏

•INMP441 I2S 麦克风

将其对应地固定在印刷电路板上的相应插孔上。

在继续操作之前，请再次检查所有连接是否正确。

9. 关闭围栏

在所有部件都正确连接并固定好之后，将盖子盖在机箱上，并仔细将其合上。

您基于树莓派 Pico 的便携式分贝计现已完全组装完成，可以正常使用了!

本文编译自hackster.io