DIY單片機(jī)迷你音樂(lè)頻譜顯示器點(diǎn)陣顯示帶FFT

ID:140725 · 發(fā)表于 2016-10-25 14:02

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實(shí)現(xiàn)功能：

# 電路制作簡(jiǎn)單，無(wú)需PCB板，只需元器件，采用USB 接口供電

# 采用LED點(diǎn)陣16*8顯示，隨音頻變化而起伏顯示

# 自動(dòng)增益校正功能，音量調(diào)大調(diào)小都不會(huì)過(guò)滿顯示或顯示過(guò)少(當(dāng)然，音量也不能太小了。輸入音量過(guò)小、電平比較低時(shí)，可以把音響的音量調(diào)小一點(diǎn)，音源的音量調(diào)大一些)

電路原理圖：

管腳連接說(shuō)明：

單片機(jī)的1腳為音頻信號(hào)輸入端，2~9/32~39為LED1點(diǎn)陣引腳，10~17/24~31為LED2點(diǎn)陣引腳，18/19為晶振、電容引腳，21/22為指示燈引腳（21為負(fù)極，22為正極），

40腳為VCC電源5V正極，20腳為GND電源負(fù)極(也是音頻信號(hào)輸入負(fù)極)，23腳為空腳懸空。

制作說(shuō)明：

1、用熱熔膠或502膠水將USB公頭反向粘到芯片底座的左側(cè)（底座缺口一側(cè)）

2、將USB公頭上的正極連至40腳，負(fù)極連至20腳，將2PIN排針粘到芯片底座的右側(cè)（頻譜接口），上端接1腳，下端接20腳

3、2個(gè)30PF電容連接至芯片底座的18、19、20腳（一個(gè)接18、20腳，另一個(gè)接19、20腳）

4、32.768MHZ晶振連接至芯片底座的18、19腳

5、將芯片安放置底座上，缺口對(duì)缺口

6、8*8點(diǎn)陣管腳識(shí)別方法：點(diǎn)陣旁邊的字朝下，下邊那行的左邊開(kāi)始數(shù)是第一腳，然后逆時(shí)針走一圈1~16腳，和集成塊的數(shù)法一樣，然后對(duì)照點(diǎn)陣原理圖看！

點(diǎn)陣的識(shí)別與測(cè)試視頻：http://v.youku.com/v_show/id_XMjMwODU4OTQ0.html

7、將2個(gè)8*8點(diǎn)陣安放于另一個(gè)芯片底座上，如圖所示，左側(cè)空出1列，右側(cè)空出3列，右側(cè)底下兩只腳接發(fā)光二極管（左正右負(fù)）

8、將兩塊芯片底座合并，40個(gè)管腳依次焊接到一起，USB公頭接上USB延長(zhǎng)線到電腦，音頻接口接上杜邦線到音頻線，到音頻分離器

9、制作音頻線：

10、一分二音頻分線器可以讓音樂(lè)頻譜顯示器與音響并聯(lián)

11、音樂(lè)頻譜顯示器通過(guò)USB接口取電，從音頻接口采集音樂(lè)信號(hào)

注意事項(xiàng)：

1、電腦音量不能太小，因?yàn)闄z測(cè)電壓幅值，音量太小了對(duì)單片機(jī)ADC采集會(huì)有影響，建議音量調(diào)到中等以上為最佳顯示效果。同時(shí)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)音響的音量來(lái)控制聲音的大小（把音響的音量調(diào)小一點(diǎn)，電腦的音量調(diào)大一些）。

2、拔掉音頻接口信號(hào)輸入端（懸空），顯示會(huì)滿屏，拔掉音頻接口信號(hào)接地端，只顯示最下面一行！

3、在靜音的狀態(tài)下，顯示屏若時(shí)有波動(dòng)，這是空中的電磁波的影響，是屬于正常情況。

12、成品展示

元器件清單：

1、單片機(jī)STC12C5A60S2 PDIP40 （1片）

2、0788形紅色8*8LED點(diǎn)陣屏（2塊）

3、普通芯片座PIN40（2個(gè)）

4、USB公頭（1個(gè)）

5、32.768MHz石英晶體（1個(gè)）

6、30pF電容（2個(gè)）

7、2PIN排針（1個(gè)）

8、1PIN杜邦線（2根）

9、USB延長(zhǎng)線公對(duì)母（1根）

10、音頻頭（1個(gè)）

11、音頻線（1根）

12、音頻分離器（1個(gè)）

13、發(fā)光二極管（1個(gè)）

14、導(dǎo)線若干

主程序：

/********************************************************************************************
程序名：　　迷你音樂(lè)頻譜顯示器
編寫(xiě)人：　　
編寫(xiě)時(shí)間：　　
硬件支持：　　2個(gè)8*8點(diǎn)陣 STC12C5A60S2　外部32.768MHz晶振
接口說(shuō)明：　　見(jiàn)說(shuō)明文檔　
*********************************************************************************************/
#include "src\STC12C5A.h"
#include <intrins.h> //51基本運(yùn)算（包括_nop_空函數(shù)）
#include <math.h>
#include "src\Define.h"
///////全局變量///////
uchar data DelayTime=10;
uchar data INTTime=0x45;
uchar data gain=1;
uchar data Menu=0;
uchar idata refreshflag[40];
//////////////////////
void Delays(uint t)
{
uint j;
while(--t)
for(j=0;j<5;j++);
}
uchar data LEDBuf[35]; //15列；從左到右；亮的位為真（1）；
#include "src\ADC.c"
#include "src\fft.h"
#include "src\LED168D.h"
void LIOINIT( )
{
P4SW = 0xff; //啟動(dòng)I/O：P4；
P0M1 = 0x00; P0M0 = 0xff; //I/O強(qiáng)上拉模式；
P1M1 = B(00000001); P1M0 = B(11111110); //P10(光敏電阻:AD：高阻或開(kāi)漏)
P4M1 = 0x00; P4M0 = 0xff;
P2M1 = B(00000000); P2M0 = B(11111001); //P21,P20(強(qiáng)上拉)；P22(傳統(tǒng)IO);
P3M1 = 0x00; P3M0 = 0xff; //!!!
P0 = 0xff; //初始化；
P1 = B(11111110);
P4 = 0xff;
P2 = B(11111100);
P3 = 0xff;
////////////////////////////////
P04=0;P26=0; //LY;
P01=0;P45=0;
P06=0;P24=0;
P00=0;P46=0;
P15=0;P34=0;
P07=0;P23=0;
P13=0;P32=0;
P47=0;P37=0;
////////////////////////////////
P14=1; P33=1; //LX0; //LX1;
P02=1; P44=1;
P03=1; P27=1;
P17=1; P36=1;
P05=1; P25=1;
P16=1; P35=1;
P12=1; P31=1;
P11=1; P30=1;
}
//////////////////////////////////////////////////////
void LEDRefresh() interrupt 3 //using 3
{
TL1 = 0x00;
TH1 = INTTime; //0x50~0x80 //0x6A
BuftoLED168_Refresh();
}
/////////////////////////////////////////////////////
/*SFR中與定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作方式有關(guān)的設(shè)計(jì)]
-----------------------------------------------------------------------------
M1 M0 方式說(shuō)明
0 0 0 13位T/C，由TL低5位和TH的8位組成13位計(jì)數(shù)器
0 1 1 16位T/C，TL和TH共16位計(jì)數(shù)器
1 0 2 8位T/C，TL用于計(jì)數(shù)，當(dāng)TL溢出時(shí)將TH中的值自動(dòng)寫(xiě)入TL
1 1 3 兩組8位T/C
-----------------------------------------------------------------------------
*/
void Timer_INT()
{
TMOD = 0x11; //高4位控制T/C1 [ GATE，C/T，M1，M0，GATE，C/T，M1，M0 ]
EA = 1; //中斷總開(kāi)關(guān)
TH1 = 0x00; //16位計(jì)數(shù)寄存器T1高8位（寫(xiě)入初值）
TL1 = 0x00; //16位計(jì)數(shù)寄存器T1低8位
ET1 = 1; //T/C1中斷開(kāi)關(guān)
TR1 = 1; //T/C1啟動(dòng)開(kāi)關(guān)
}
void Main()
{
uint data Count=700;
uchar data i,Cgain,LED=0,num=0;
LIOINIT(); //I/O強(qiáng)上拉模式
InitADC(); //Init ADC sfr
for(i=0;i<40;i++) refreshflag[i]=0x09;
P20=0; //LED負(fù)極
Timer_INT(); //定時(shí)器初始化
while(1)
{
for(i=0;i<65;i++)
{
dd[i].real=(GetADCResult(0))<<gain;
dd[i].imag=0; //清零虛部
}
processfft();//傅立葉變化及處理
LED=!LED;
if(dd[2].real<32)
{
LED=1;
}
else
{
Count=1;
if(++num==0xAF) //播放時(shí)，Auto gain；
{
num=0;
P2M0 = B(11111011);
P21=1; //LED正極
Delays(2000);
P21=0; //LED正極
P2M0 = B(11111001);
//自動(dòng)增益；Automatic gain;
Cgain=dd[2].real/32;
if(7<Cgain<=8)
{
gain=2;
}
else if(4<Cgain<=6)
{
gain=3;
}
else if(2<Cgain<=4)
{
gain=4;
}
else
{
gain=5;
}
}
}
P21=LED; //LED正極
}
}
/*****************************************************************************/
//
/*****************************************************************************/

復(fù)制代碼

fft程序：

#ifndef _FFT_INCLUDED_
#define _FFT_INCLUDED_
struct compx
{
float real;
float imag;
};//定義數(shù)據(jù)存放機(jī)構(gòu)體
struct compx dd[65]; //FFT數(shù)據(jù)段
code float iw[64]=
{
1.000,0,0.9952,-0.0980,0.9808,-0.1951,0.9569,-0.2903,0.9239,-0.3827,0.8819,-0.4714,0.8315,-0.5556,
0.7730,-0.6344,0.7071,-0.7071,0.6344,-0.7730,0.5556,-0.8315,0.4714,-0.8819,0.3827,-0.9239,0.2903,-0.9569,
0.1951,-0.9808,0.0980,-0.9952,0.0,-1.0000,-0.0980,-0.9952,-0.1951,-0.9808,-0.2903,0.9569,-0.3827,-0.9239,
-0.4714,-0.8819,-0.5556,-0.8315,-0.6344,-0.7730,-0.7071,-0.7071,-0.7730,-0.6344,-0.8315,-0.5556,-0.8819,-0.4714,
-0.9239,-0.3827,-0.9569,-0.2903,-0.9808,-0.1951,-0.9952,-0.0980
};//w值緩存區(qū)
data struct compx temp;
//復(fù)數(shù)乘法
void ee(struct compx b1,uchar data b2)
{
temp.real=b1.real*iw[2*b2]-b1.imag*iw[2*b2+1];
temp.imag=b1.real*iw[2*b2+1]+b1.imag*iw[2*b2];
}
//乘方函數(shù),計(jì)算 nbottom^ntop
uint mypow(uchar data nbottom,uchar data ntop)
{
uint data result=1;
uchar data t;
for(t=0;t<ntop;t++)result*=nbottom;//nbottom^ntop
return result;
}
//快速傅立葉變換
void fft(struct compx *xin,uchar data N)
{
uchar data fftnum,i,j,k,l,m,n,disbuff,dispos,dissec;
data struct compx t;
fftnum=N;//傅立葉變換的點(diǎn)數(shù)
for(m=1;(fftnum=fftnum/2)!=1;m++);//求得M的值
for(k=0;k<=N-1;k++)//碼位倒置
{
n=k;
j=0;
for(i=m;i>0;i--)//倒置
{
j=j+((n%2)<<(i-1));
n=n/2;
}
if(k<j){t=xin[1+j];xin[1+j]=xin[1+k];xin[1+k]=t;}//交換數(shù)據(jù)
}
for(l=1;l<=m;l++)//fft運(yùn)算
{
disbuff=mypow(2,l);//求得碟間距離
dispos=disbuff/2;//求得碟形兩點(diǎn)之間的距離
for(j=1;j<=dispos;j++)
for(i=j;i<N;i=i+disbuff)//遍歷M級(jí)所有的碟形
{
dissec=i+dispos;//求得第二點(diǎn)的位置
ee(xin[dissec],(uint)(j-1)*(uint)N/disbuff);//復(fù)數(shù)乘法
t=temp;
xin[dissec].real=xin[i].real-t.real;
xin[dissec].imag=xin[i].imag-t.imag;
xin[i].real=xin[i].real+t.real;
xin[i].imag=xin[i].imag+t.imag;
}
}
}
//對(duì)fft數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,得到各個(gè)頻率段的電壓幅值
void processfft( )
{
uchar data pt=0,tmp;
for(pt=1;pt<65;pt++)
{
dd[pt].imag=0; //清零虛部
}
fft(dd,64);//對(duì)當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行傅立葉變換
dd[0].imag=0; dd[0].real=0;
for(pt=1;pt<65;pt++)
{
dd[pt].real=sqrt(dd[pt].real*dd[pt].real+dd[pt].imag*dd[pt].imag);//取均方根
}
if(Menu==1)
{
for(pt=2;pt<34;pt+=2)
{
for(tmp=(dd[pt].real/32)+1,LEDBuf[pt]=0xFF;tmp>=1;tmp--) //tmp>1;不保留最低位那一行常亮;{}一次也不執(zhí)行；
{
LEDBuf[pt]<<=1;
}
LEDBuf[pt]=~(LEDBuf[pt]);
}
}
else if(Menu==2)
{
//下落感頻譜
for(pt=2;pt<34;pt+=2)
{
tmp=(dd[pt].real/32)+1;
if(refreshflag[pt]<tmp) //刷新數(shù)據(jù),取較大高度值存儲(chǔ)顯示
{
for(LEDBuf[pt]=0xFF;tmp>1;tmp--) //tmp>1;不保留最低位那一行常亮;{}一次也不執(zhí)行；
{
LEDBuf[pt]<<=1;
}
refreshflag[pt]=(dd[pt].real/32)+1;
}
else
{
if(refreshflag[pt]>1)refreshflag[pt]--; //頂端下落速度控制改變值可以改變下降速度
for(LEDBuf[pt]=0xFF,tmp=refreshflag[pt];tmp>1;tmp--) //tmp>1;不保留最低位那一行常亮;{}一次也不執(zhí)行；
{
LEDBuf[pt]<<=1;
}
}
}
}
else if(Menu==0)
{
//下落感頻譜
for(pt=2;pt<34;pt+=2)
{
tmp=(dd[pt].real/32)+1;
if(refreshflag[pt]<tmp) //刷新數(shù)據(jù),取較大高度值存儲(chǔ)顯示
{
for(LEDBuf[pt]=0xFF;tmp>=1;tmp--) //tmp>1;不保留最低位那一行常亮;{}一次也不執(zhí)行；
{
LEDBuf[pt]<<=1;
}
refreshflag[pt]=(dd[pt].real/32)+1;
}
else
{
if(refreshflag[pt]>1)refreshflag[pt]--; //頂端下落速度控制改變值可以改變下降速度
for(LEDBuf[pt]=0xFF,tmp=refreshflag[pt];tmp>=1;tmp--) //tmp>1;不保留最低位那一行常亮;{}一次也不執(zhí)行；
{
LEDBuf[pt]<<=1;
}
}
LEDBuf[pt]=~(LEDBuf[pt]);
}
}
}
#endif

復(fù)制代碼

ID:145560 · 發(fā)表于 2016-11-20 18:19

你好問(wèn)一下，那個(gè)音頻頭上三根線，為什么到單片機(jī)上就兩根了（p1.0和GND）,還有我用32M晶振可以嗎？最近做了一個(gè)但是不亮，可以恢復(fù)一下嗎，萬(wàn)分感謝

ID:145560 · 發(fā)表于 2016-11-20 18:28

　你好問(wèn)一下，那個(gè)音頻頭上三根線，為什么到單片機(jī)上就兩根了（p1.0和GND）,還有我用32M晶振可以嗎？最近做了一個(gè)但是不亮，可以恢復(fù)一下嗎，萬(wàn)分感謝

ID:157950 · 發(fā)表于 2016-12-27 09:51

拿走了啊

ID:158248 · 發(fā)表于 2016-12-28 08:52

好東西，自己也做一個(gè)

ID:180268 · 發(fā)表于 2017-3-22 15:09

不錯(cuò)，不錯(cuò)

ID:180805 · 發(fā)表于 2017-3-22 23:18

hahahahah

ID:130231 · 發(fā)表于 2017-3-22 23:56

給力！

ID:187468 · 發(fā)表于 2017-4-8 16:26

哇還不錯(cuò) 想自己diy一個(gè)大一點(diǎn)的 40*40的，不知道還要改哪里

ID:187468 · 發(fā)表于 2017-4-30 20:45

好東西，感謝樓主的分享

ID:139761 · 發(fā)表于 2017-5-16 10:40

學(xué)習(xí)

ID:116893 · 發(fā)表于 2017-7-31 14:00

不錯(cuò)不錯(cuò)，多謝分享。想搞一個(gè)簡(jiǎn)單的

ID:232387 · 發(fā)表于 2017-9-11 13:30

厲害厲害

ID:237377 · 發(fā)表于 2017-10-5 17:53

點(diǎn)陣屏是主流。很不錯(cuò)。

ID:238810 · 發(fā)表于 2017-10-23 11:00

這個(gè)挺好的

ID:237377 · 發(fā)表于 2017-11-19 14:06

你好，可以問(wèn)一下8*8的LED點(diǎn)陣屏在protel里原理圖的器件和pcb里的封裝有嗎。

ID:250010 · 發(fā)表于 2017-11-22 12:05

這個(gè)需要matlab仿真嗎，如果不需要為什么函數(shù)標(biāo)識(shí)用FFTMTL呢？？

ID:264565 · 發(fā)表于 2017-12-20 23:12

馬上可以來(lái)試試！！

ID:264387 · 發(fā)表于 2018-1-4 17:58

有沒(méi)有辦法收集成語(yǔ)音信號(hào)？

ID:198286 · 發(fā)表于 2018-1-27 21:10

想玩，可是程序不懂，看不明白

ID:312212 · 發(fā)表于 2018-4-20 09:54

很給力！

ID:124995 · 發(fā)表于 2018-4-21 23:22

灰常不錯(cuò)，贊一個(gè)

ID:283159 · 發(fā)表于 2018-4-29 23:38

不錯(cuò)，學(xué)習(xí)一下，自己也做一個(gè)

ID:319464 · 發(fā)表于 2018-5-1 15:18

為什么附件下載到一半多就下載不動(dòng)了

ID:328609 · 發(fā)表于 2018-5-14 20:57

有電路圖就好了

ID:60026 · 發(fā)表于 2018-7-26 08:03

感謝樓主的分享！下載了看看！

ID:292119 · 發(fā)表于 2018-7-26 09:04

寫(xiě)的非常不錯(cuò)，頂一個(gè)

ID:276663 · 發(fā)表于 2018-7-26 10:06

簡(jiǎn)直是666啊！

ID:294665 · 發(fā)表于 2018-7-26 11:10

謝謝樓主，自己也嘗試做一個(gè)

ID:147329 · 發(fā)表于 2018-11-26 17:52

太帥了，好崇拜樓主！
最近突發(fā)奇想也要做個(gè)類(lèi)似的東東，沒(méi)想到咱們論壇都有現(xiàn)成的啦~~~

ID:433756 · 發(fā)表于 2018-11-26 21:11

不錯(cuò)啊，厲害

ID:401936 · 發(fā)表于 2018-12-19 20:22

課設(shè)就做它了

ID:308712 · 發(fā)表于 2019-1-2 15:31

為啥使用32.768M的晶振啊，12M不行嗎

ID:337484 · 發(fā)表于 2019-1-24 12:00

謝謝樓主，做一個(gè)試一下

ID:505143 · 發(fā)表于 2019-4-5 00:05

非常好的帖子，頂起來(lái)

ID:432687 · 發(fā)表于 2019-4-22 23:12

靈感和學(xué)習(xí)效果的完美頁(yè)面..我對(duì)這項(xiàng)創(chuàng)新感到非常驚訝好主意，和我們?cè)谝黄穑〔恍业氖牵也欢愕恼Z(yǔ)言，我嚴(yán)重依賴(lài)翻譯。謝謝分享。

ID:582867 · 發(fā)表于 2019-7-23 18:39

好久不見(jiàn) 發(fā)表于 2016-11-20 18:28
　你好問(wèn)一下，那個(gè)音頻頭上三根線，為什么到單片機(jī)上就兩根了（p1.0和GND）,還有我用32M晶振可以嗎？最 ...

我覺(jué)得這就是音量采集直接出來(lái)應(yīng)該就可以了，接頭和端口連就可以。三根線不是接都接頭上，然后p1.0相連接可以起到控制p1.0電壓的作用。不知對(duì)不沒(méi)試過(guò)

ID:281113 · 發(fā)表于 2020-2-10 15:38

學(xué)習(xí)一下

ID:283883 · 發(fā)表于 2020-2-11 11:37

很好，點(diǎn)陣是共陰的還是共陽(yáng)的?

ID:413157 · 發(fā)表于 2020-2-13 17:43

好東西哎，趕緊自己做一個(gè)

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