Funpack4-2 - 基于dsPIC33CK64MC105 Curiosity Nano实现测出振动的固有频率的功能

内容介绍

项目描述（包含项目介绍、设计思路）

本项目旨在利用dsPIC33CK64MC105开发板搭配DFR0052压力传感器，实现对扬声器振动的检测与分析。项目通过将压力传感器贴附于扬声器表面，将扬声器的振动信号转换为电信号，并由dsPIC33CK64MC105开发板上的ADC模块采集这些信号。采集到的振动数据通过串口传输至电脑，使用Rust语言编写的上位机程序进行解析，判断扬声器是否在振动并提取其振动的基频。为优化数据质量，项目设计了一个50Hz陷波滤波器，以消除电源频率干扰。

设计思路分为硬件和软件两部分。硬件方面，DFR0052压力传感器通过其压电特性捕捉扬声器振动，输出模拟电压信号，该信号接入dsPIC33CK64MC105开发板的ADC引脚进行数字化转换。软件方面，ADC模块配置为连续采样模式，定时器用于控制采样频率，串口模块实现数据传输。上位机程序接收数据后，应用50Hz陷波滤波器进行处理，并通过快速傅里叶变换（FFT）分析提取振动基频。

简短的硬件介绍

dsPIC33CK64MC105开发板：搭载Microchip的dsPIC33CK64MC105数字信号控制器（DSC），采用16位RISC架构，工作频率可达100MHz，配备64KB闪存和8KB RAM。其12位ADC模块支持多通道采样，丰富的定时器和串口资源使其非常适合信号处理和数据采集应用。
DFR0052压力传感器：一种压电振动传感器，能够将机械振动转换为电压信号，输出与振动强度成正比的模拟信号，适用于振动检测场景。

软件流程图

主要代码片段：

单片机：

int main(void)
{
    SYSTEM_Initialize();
    DELAY_milliseconds(2000);

    adc->adcMulticoreInterface->ChannelCallbackRegister(ADC_ConversionDone);
    timer->TimeoutCallbackRegister(ADC_StartConversionOnChannel);

    while (1)
    {
        if (adcOk)
        {
            timer->Stop();
            for (int i = 0; i < ADC_BUFFER_SIZE; i++) //打印3200个采样点
            {
                sprintf(buffer, "%u\n", adcBuffer[i]);
                printf("%s", buffer);
            }
            adcOk = false;
            g_adcBufferIndex = 0;
            timer->Start();
        }
    }
}

上位机：

    let mut reader = BufReader::new(port);
    
    loop {
        match collect_and_analyze(&mut reader) {
            Ok((frequency, amplitude)) => {
                if amplitude < 2800.0 {
                    print!("无     \r");
                } else {
                    print!("{}Hz\r", frequency);
                }
                std::io::Write::flush(&mut std::io::stdout()).unwrap();
            },
            Err(e) => {
                eprintln!("错误: {}", e);
                // 短暂等待后继续尝试
                std::thread::sleep(Duration::from_millis(500));
            }
        }
    }

......

    // 调整样本数量
    samples.truncate(fft_size);
    
    // 应用50Hz陷波滤波器
    apply_notch_filter(&mut samples);
    
    // 计算基频
    let (fundamental_freq, amplitude) = calculate_fundamental_frequency(&samples, fft_size)?;