標題: 求助3264雙色點陣音樂頻譜的問題 [打印本頁]
作者: 1qaz2wsx77    時間: 2025-4-19 16:01
標題: 求助3264雙色點陣音樂頻譜的問題
偶得一塊3264雙色的點陣屏，想用STC15的單片機做一個音樂頻譜，頻率24M。可整了幾天也整不出來，煩請老師幫忙看一下問題出在哪？該如何改？代碼中：ADC讀取部分移植于12864音樂頻譜顯示，好用，顯示部分就簡單了�？傻揭黄鹁筒缓糜昧恕Ｖ詻]有用定時器控制顯示，是不會計算ADC的時序，怕程序出現(xiàn)問題。另：本論壇中也有音樂頻譜的相關資料，可沒有一個上機能用的，為此我還專門買了STC12的單片機，不知問題出在哪。
  1. #include<math.h>

  3. #include <STC15.h>

  5. #include "intrins.h"
  6. #define uchar unsigned char
  7. #define uint unsigned int



  11. #define ADC_POWER   0x80     
  12. #define ADC_FLAG    0x10     
  13. #define ADC_START   0x08     
  14. #define ADC_SPEEDLL 0x00     
  15. #define ADC_SPEEDL  0x20     
  16. #define ADC_SPEEDH  0x40     
  17. #define ADC_SPEEDHH 0x60     

  19. struct compx                                                                           
  20. {
  21.         float real;
  22.         float imag;
  23. };

  25. xdata struct compx s[ 64 ];                                                      
  26. struct compx EE(struct compx,struct compx);   
  27. void FFT(struct compx xin[],int N);                                    


  30. sbit  R1=P3^6;   
  31. sbit  R2=P3^7;   
  32. sbit  G1=P2^4;   
  33. sbit  G2=P2^5;   

  35. sbit  STB=P2^6;   
  36. sbit  SCK=P2^7;   
  37. sbit  OE=P3^5;         

  39. sbit  IA=P2^0;   
  40. sbit  IB=P2^1;   
  41. sbit  IC=P2^2;   
  42. sbit  ID=P2^3;   


  45. uchar data row;                        


  48. void xianshi();      
  49. void hang();         


  52. void InitADC()
  53. {
  54.           P1ASF =0x01;              
  55.           P1M0 = 0x01;                    
  56.           P1M1 = 0x01;              
  57.     ADC_RES = 0;               
  58.           ADC_RESL = 0;                  
  59.     ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL;         
  60. }


  63. unsigned int  GetADCResult(unsigned char  ch)
  64. {
  65.     ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDHH | ch | ADC_START;
  66.     _nop_();                        
  67.     _nop_();
  68.     _nop_();
  69.     _nop_();
  70.     while (!(ADC_CONTR & ADC_FLAG));
  71.     ADC_CONTR &= ~ADC_FLAG;         
  72.     return (ADC_RES<<2+ADC_RESL);               
  73. }


  76. struct compx EE(struct compx a1,struct compx b2)        
  77. {
  78.         struct compx b3;
  79.         b3.real=a1.real*b2.real-a1.imag*b2.imag;
  80.         b3.imag=a1.real*b2.imag+a1.imag*b2.real;
  81.         return(b3);
  82. }

  84. void FFT(struct compx xin[],int N)                                 
  85. {
  86.         int f,m,nv2,nm1,i,k,j=1,l;
  87.         struct compx v,w,t;
  88.         nv2=N/2;
  89.         f=N;
  90.         for(m=1;(f=f/2)!=1;m++){;}
  91.         nm1=N-1;
  92.         for(i=0;i<nm1;i++)                                          
  93.         {
  94.                 if(i<j)
  95.                 {
  96.                         t=xin[j];
  97.                         xin[j]=xin[i];
  98.                         xin[i]=t;
  99.                 }
  100.                 k=nv2;                                                      
  101.                 while(k<j)
  102.                 {
  103.                         j=j-k;
  104.                         k=k/2;
  105.                 }
  106.                 j=j+k;
  107.         }
  108.         {
  109.                 int le,lei,ip;
  110.                   float pi;
  111.                   for(l=1;l<=m;l++)
  112.                    {
  113.                 le=pow(2,l);                                                
  114.                     lei=le/2;
  115.                     pi=3.14159265;
  116.                     v.real=1.0;
  117.                 v.imag=0.0;  
  118.                    w.real=cos(pi/lei);                                          
  119.                     w.imag=-sin(pi/lei);
  120.                   
  121.                 for(j=1;j<=lei;j++)                                          
  122.                      {
  123.                         for(i=j-1;i<N;i=i+le)                                         
  124.                               {
  125.                                     ip=i+lei;
  126.                                        t=EE(xin[ ip ],v);
  127.                                        xin[ ip ].real=xin[ i ].real-t.real;   
  128.                                        xin[ ip ].imag=xin[ i ].imag-t.imag;
  129.                                        xin[ i ].real=xin[ i ].real+t.real;
  130.                                        xin[ i ].imag=xin[ i ].imag+t.imag;
  131.                               }
  132.                               v=EE(v,w);   
  133.                       }     
  134.                    }
  135.           }
  136. }


  139. void main (void)
  140. {

  142.         int N=64,i;                                                            
  143.         float offset;

  145.         P1M0=0x00;
  146.   P1M1=0x00;
  147.   P3M0=0x00;
  148.   P3M1=0x00;
  149.   P2M0=0x00;
  150.   P2M1=0x00;

  152.   InitADC();         
  153.         offset=GetADCResult(0);
  154.       
  155.         while (1)         
  156.         {
  157.                         for(i=0;i<N;i++)                                      
  158.                   {
  159.                                 ADC_CONTR=0xC8;                                         

  161.                                 while(!(ADC_CONTR&0x10));
  162.                                    s[i].real=((float)ADC_RES*4+(float)(ADC_RESL%0x04)-offset)/4;  
  163.                                    s[i].imag=0;
  164.                   }
  165.                        
  166.                           FFT(s,N);        
  167.                     xianshi();
  168.         }
  169. }



  173. void hang(unsigned char Value)
  174. {
  175.         switch(Value)
  176.         {
  177.                                         case  0: {IA=0;IB=0;IC=0;ID=0;}break;
  178.                       case  1: {IA=1;IB=0;IC=0;ID=0;}break;
  179.                       case  2: {IA=0;IB=1;IC=0;ID=0;}break;
  180.                       case  3: {IA=1;IB=1;IC=0;ID=0;}break;
  181.           case  4: {IA=0;IB=0;IC=1;ID=0;}break;
  182.                       case  5: {IA=1;IB=0;IC=1;ID=0;}break;
  183.                       case  6: {IA=0;IB=1;IC=1;ID=0;}break;
  184.                       case  7: {IA=1;IB=1;IC=1;ID=0;}break;
  185.           case  8: {IA=0;IB=0;IC=0;ID=1;}break;
  186.                       case  9: {IA=1;IB=0;IC=0;ID=1;}break;
  187.                       case 10: {IA=0;IB=1;IC=0;ID=1;}break;
  188.                       case 11: {IA=1;IB=1;IC=0;ID=1;}break;
  189.           case 12: {IA=0;IB=0;IC=1;ID=1;}break;
  190.                       case 13: {IA=1;IB=0;IC=1;ID=1;}break;
  191.                        case 14: {IA=0;IB=1;IC=1;ID=1;}break;
  192.                 case 15: {IA=1;IB=1;IC=1;ID=1;}break;
  193.         }
  194.                                        
  195. }


  198. void xianshi()
  199. {
  200.   unsigned char i,j;
  201.         unsigned char dis_rdata[16];

  203.         for(i=0;i<16;i++)         
  204.         {
  205.                 float t0=0;
  206.                 t0=sqrt(pow((s[i  ].real+s[i+1].real),2)+pow((s[i  ].imag+s[i+1].imag),2))/2;
  207.                 dis_rdata[i]=(unsigned char)t0;
  208.         }

  210.                          for(j=0;j<64;j++)           
  211.                         {                                       
  212.                                 SCK=0;
  213.                                 SCK=1;

  215.                                 if(dis_rdata[j]<=row+16) R1=1;
  216.                                 else R1=0;
  217.                                 if(dis_rdata[j]<=row) R2=1;
  218.                                 else R2=0;
  219.                         }

  221.                 STB=1;
  222.                 STB=0;                                

  224.                 row++;
  225.                         if(row>15)row=0;
  226.                         OE=1;
  227.                 hang(row);                        
  228.                 OE=0;
  229. }
復制代碼


作者: 622323wjl    時間: 2025-4-19 22:31
### 代碼問題分析
1. **頭文件包含與編譯器兼容性**
    - 代碼中包含了`STC15.h`頭文件，該頭文件用于STC15系列單片機，對寄存器等進行定義。確保該頭文件與所使用的編譯器版本兼容，不同編譯器對頭文件的支持和解析可能存在差異。如果編譯器對某些寄存器定義識別有誤，可能導致程序運行異常。
    - 雖然包含了`math.h`用于運算（如在`FFT`函數(shù)中使用`pow`、`cos`、`sin`等函數(shù)），但在單片機開發(fā)中，`math.h`庫函數(shù)的實現(xiàn)可能會消耗較多資源（如代碼空間和運行時間）。對于資源有限的單片機（如STC15 ），可能需要考慮使用簡化的運算替代方案，或者優(yōu)化庫函數(shù)的使用。
2. **ADC部分**
    - 在`InitADC`函數(shù)中，對`P1ASF`、`P1M0`、`P1M1`進行設置，用于配置ADC相關引腳的功能。確保這些設置與實際硬件連接匹配，例如所選的ADC通道引腳是否正確配置為模擬輸入功能。
    - 在`GetADCResult`函數(shù)中，通過設置`ADC_CONTR`寄存器啟動ADC轉(zhuǎn)換，并等待轉(zhuǎn)換完成標志位。這里存在一個潛在問題，在等待轉(zhuǎn)換完成標志位時，只是簡單地循環(huán)檢測，沒有添加超時機制。如果ADC轉(zhuǎn)換出現(xiàn)異常，可能導致程序進入死循環(huán)�？梢蕴砑右粋�計數(shù)器，在一定次數(shù)檢測后跳出循環(huán)并進行錯誤處理。
3. **FFT（快速傅里葉變換）部分**
    - `FFT`函數(shù)實現(xiàn)較為復雜，在計算過程中涉及到大量的復數(shù)運算（通過`EE`函數(shù)實現(xiàn)復數(shù)乘法 ）。需要仔細檢查復數(shù)運算邏輯是否正確，例如`EE`函數(shù)中復數(shù)乘法的計算是否符合數(shù)學定義，確保在運算過程中不會出現(xiàn)精度丟失或計算錯誤，影響FFT結(jié)果的準確性。
    - 在`FFT`函數(shù)中，一些變量的初始化和計算邏輯可能存在問題。例如`for(m = 1;(f = f/2) != 1;m++){;}`這部分代碼用于計算FFT的級數(shù)，要確保計算結(jié)果正確，否則后續(xù)的蝶形運算可能會出現(xiàn)錯誤。
4. **顯示部分**
    - 在`xianshi`函數(shù)中，計算頻譜數(shù)據(jù)并控制點陣屏顯示。這里計算頻譜數(shù)據(jù)的方式是根據(jù)FFT結(jié)果進行簡單處理，需要確認這種處理方式是否能準確反映音樂頻譜。例如，計算平方根等操作是否符合實際頻譜顯示需求。
    - 點陣屏的顯示控制邏輯較為簡單，通過`SCK`、`STB`、`OE`等引腳控制數(shù)據(jù)傳輸和顯示。需要檢查這些引腳的時序是否與點陣屏的硬件要求嚴格匹配。如果時序出現(xiàn)偏差，可能導致顯示異常，如顯示亂碼、部分區(qū)域不顯示等問題。同時，在控制`R1`、`R2`等引腳時，判斷條件和邏輯可能需要進一步優(yōu)化，以實現(xiàn)更準確的頻譜顯示效果。
5. **整體時序與資源管理**
    - 由于沒有使用定時器控制顯示，而是在主循環(huán)中不斷進行ADC讀取、FFT計算和顯示操作，可能導致各部分操作的時序混亂。例如，ADC讀取頻率可能與FFT計算和顯示頻率不匹配，影響最終的頻譜顯示效果。建議使用定時器來精確控制各部分操作的時間間隔，確保程序運行的穩(wěn)定性和準確性。
    - STC15單片機資源有限，在進行ADC讀取、FFT計算和點陣屏顯示等操作時，要注意資源管理。例如，代碼中定義了較多的變量（如`xdata struct compx s[64]` ），需要確保這些變量的存儲不會超出單片機的內(nèi)存限制。同時，F(xiàn)FT計算等操作可能會占用較多的計算資源和時間，要合理優(yōu)化算法，避免程序運行過于緩慢或出現(xiàn)死機現(xiàn)象。

### 改進建議
1. **ADC部分改進**
    - 在`GetADCResult`函數(shù)中添加超時機制。例如：
```c
unsigned int GetADCResult(unsigned char ch)
{
    int timeout = 100; // 設置超時次數(shù)
    ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDHH | ch | ADC_START;
    _nop_();
    _nop_();
    _nop_();
    _nop_();
    while (!(ADC_CONTR & ADC_FLAG) && timeout > 0) {
        timeout--;
    }
    if (timeout == 0) {
        // 處理超時錯誤，例如返回一個錯誤值
        return 0xFFFF;
    }
    ADC_CONTR &= ~ADC_FLAG;
    return (ADC_RES<<2+ADC_RESL);
}
```
2. **FFT部分改進**
    - 對`FFT`函數(shù)中的變量初始化和計算邏輯進行詳細驗證�？梢酝ㄟ^打印中間變量的值等方式，檢查每一步計算是否正確。例如，在計算級數(shù)的部分：
```c
for(m = 1;(f = f/2) != 1;m++){;}
// 可以添加打印語句，查看m和f的值是否符合預期
// 如：printf("m = %d, f = %d\n", m, f);
```
    - 優(yōu)化復數(shù)運算部分的代碼，提高計算精度和效率。可以參考一些成熟的FFT算法實現(xiàn)，對比檢查代碼中的運算邏輯是否正確。
3. **顯示部分改進**
    - 重新評估頻譜數(shù)據(jù)的計算方式，可以參考相關的音樂頻譜顯示算法資料，確保計算出的數(shù)據(jù)能準確反映音樂頻譜。
    - 使用示波器等工具測量點陣屏控制引腳的時序，與點陣屏的硬件手冊進行對比，精確調(diào)整時序邏輯。例如，確保`SCK`、`STB`等信號的脈沖寬度、上升沿和下降沿時間等符合要求。
4. **整體時序與資源管理改進**
    - 使用定時器來控制程序的運行時序。例如，設置一個定時器中斷，每隔一定時間（如根據(jù)音樂信號的頻率和采樣要求確定 ）觸發(fā)一次ADC讀取操作，然后進行FFT計算和顯示操作。在STC15單片機中，可以通過配置定時器相關寄存器來實現(xiàn)。
    - 對代碼中的變量進行優(yōu)化，合理分配內(nèi)存資源。如果內(nèi)存緊張，可以考慮減少不必要的變量定義，或者對一些變量進行復用。同時，對FFT等復雜算法進行優(yōu)化，減少計算資源的消耗。例如，可以使用定點運算替代部分浮點運算，以提高運算速度和減少資源占用。
作者: 1qaz2wsx77    時間: 2025-4-20 07:57
622323wjl 發(fā)表于 2025-4-19 22:31
### 代碼問題分析
1. **頭文件包含與編譯器兼容性**
    - 代碼中包含了`STC15.h`頭文件，該頭文件用于ST ...

感謝！謝謝你的指導，分析的很有道理。比DeepSeek分析的還好。



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