一、项目介绍和设计思路     

题目要求设计并实现一个音频频谱仪，能够接收环境信号并能在显示屏上实时显示频谱。根据已有实验器材，首先基于树莓派pico和lm324运放搭建一个音频放大电路，将麦克风接收到的声音信号放大并经过处理后输出到led显示屏上，利用树莓派的可编程操作编写程序将接收到的声音信号进行傅里叶变换得出频谱输出到显示屏上。

二、设计方向的市场介绍

设计完成后该音频频谱仪能够达到接收声音信号并实时将频谱显示到led显示屏上。

详细实施是在面包板上搭建电路。

三、方案框图和介绍

框图的分享链接：https://www.digikey.cn/schemeit/project/基于树莓派pico的音频频谱分析装置-d50b692344594d778c192f71f27d4348

首先使用咪头收集来自音频的信息，将音频信息转化为电信号，之后使用放大电路将对所采集到的信号进行放大，并将模拟信号连接至 pico 的 ADC 接口，将模拟信号转换为数字信号。再通过对 pico 的编程，利用 pico 计算信号的 FFT 得到信号的频谱，并将结果输出至 LED 板，在屏幕上显示出频谱。

四、树莓派PICO的介绍

板上最主要的功能是一端的microUSB连接器。它既用于通信，也用于给Pico供电。

在microUSB连接器旁边安装了一个板载LED，它内部连接到GPIO针脚25。

值得注意的是，这是整个Pico板上唯一的LED。

开机按钮安装在离LED稍低一点的地方，它可以让你改变Pico的启动模式，这样你就可以在上面加载MicroPython，进行拖拽式编程。

在板子的底部，你会看到三个连接点，这些连接点是用于串行Debug选项的，我们今天是入门，暂时不探讨这个问题，高级开发者会比较感兴趣。

在板子的中央是整个板子的“大脑”——RP2040 MCU，我们会在上面进行编程处理。

关于树莓派pico上的编程主要是基于python语言实现将声音信号完成频谱转换的功能，实现傅里叶变换的过程是将接收到的信号数据已数组形式储存下来，依次进行傅里叶变换，再将变换后得到的频谱数据输出到led显示屏的对应坐标上，最终显示出频谱。

• 可能用到的元器件

 稳压器使用ADI家的MAX8880线性稳压器

MAX8880/MAX8881为超低电流、低压差线性稳压器，能够提供高达200mA负载电流。器件设计用于要求电池工作寿命长、提供电池反接保护的电池供电产品。

稳压器具有3.5µA低电源电流，有效延长时间待机产品的电池寿命。与基于PNP的设计不同，2Ω PMOS器件能够在整个工作范围和压差下保证超低电源电流。器件具有内部保护，能够防止输出短路、电池反接和热过载。内部电源就绪(POK)比较器指示输出是否超出稳压范围。

MAX8880输出可使用外部电阻分压器在1.25V至5V范围内调节。MAX8881提供工厂预设输出电压：1.8V、2.5V、3.3V或5V 。器件采用6引脚SOT23和6引脚TDFN封装。

电源电流：3.5µA @ 12V

电池反接保护

2.5V至12V输入电压范围

±1.5%输出电压精度

200mA最大输出电流

2Ω PMOS输出调整管

短路和热过载保护

POK输出，指示电压是否超出稳压范围

固定输出：1.8V、2.5V、3.3V和5V (MAX8881)

可调输出：1.25V至5V (MAX8880)

小尺寸、6引脚SOT23封装

小尺寸、6引脚TDFN封装

六、实验的心得与感受

在本次FastBond2期间，我们参与了第一阶段，通过这个项目的实践经验，我不仅对电子设计有了更深入的理解，还培养了解决问题的能力。以下是我在此次设计方面的一些心得体会。

首先，良好的规划与组织是成功的关键。在开始一个项目之前，充分理解并明确项目目标和要求，然后制定详细的计划和时间表。这包括项目分工、资源分配和里程安排等。通过合理的规划，可以避免赶工和临时调整，提高项目的质量和效率。

此外，灵活应对问题是必不可少的。在设计过程中，难免会遇到各种问题和困难，如电路设计、器件选型、参数的选择、系统和代码的调试等。关键是要能够快速识别问题的根本原因，并采取有效的解决方案。适时调整设计思路、进行实验验证以及积极寻求帮助和建议都是解决问题的有效手段。

同时，不断学习与提升自身能力也是非常重要的。设计领域更新迅速，技术不断进步。我们应该保持敏锐的学习意识，经常阅读相关的技术文献和论坛，了解最新的技术动态。同时，积极参加相关的培训和实践活动，提升自己的专业能力和实践经验。

最后，对于项目的总结与反思也是很重要的环节。通过对项目的回顾和总结，我们可以发现自己在设计过程中的不足之处，并找到改进的方法。同时，也能够将自己的经验分享给他人，促进共同进步。

总之，FastBond2是一个充满挑战又具有无限潜力的领域。通过不断的实践和学习，我们能够不断提高自身的能力，并为社会和行业做出贡献。希望我的个人经验与体会能够对正在从事或者将要从事FastBond2设计的同学们有所帮助。