標題: DIY單片機迷你音樂頻譜顯示器 點陣顯示 帶FFT [打印本頁]
作者: 51hei學習技術中    時間: 2016-10-25 14:02
標題: DIY單片機迷你音樂頻譜顯示器 點陣顯示 帶FFT

所有制作資料打包下載：
迷你音樂頻譜顯示器.rar (1.81 MB, 下載次數(shù): 526)

實現(xiàn)功能：
# 電路制作簡單，無需PCB板，只需元器件，采用USB 接口供電
# 采用LED點陣16*8顯示，隨音頻變化而起伏顯示
# 自動增益校正功能，音量調大調小都不會過滿顯示或顯示過少(當然，音量也不能太小了。輸入音量過小、電平比較低時，可以把音響的音量調小一點，音源的音量調大一些)

電路原理圖：
管腳連接說明：
單片機的1腳為音頻信號輸入端，2~9/32~39為LED1點陣引腳，10~17/24~31為LED2點陣引腳，18/19為晶振、電容引腳，21/22為指示燈引腳（21為負極，22為正極），
40腳為VCC電源5V正極，20腳為GND電源負極(也是音頻信號輸入負極)，23腳為空腳懸空。
制作說明：
1、用熱熔膠或502膠水將USB公頭反向粘到芯片底座的左側（底座缺口一側）
2、將USB公頭上的正極連至40腳，負極連至20腳，將2PIN排針粘到芯片底座的右側（頻譜接口），上端接1腳，下端接20腳
3、2個30PF電容連接至芯片底座的18、19、20腳（一個接18、20腳，另一個接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，缺口對缺口
6、8*8點陣管腳識別方法：點陣旁邊的字朝下，下邊那行的左邊開始數(shù)是第一腳，然后逆時針走一圈1~16腳，和集成塊的數(shù)法一樣，然后對照點陣原理圖看！
點陣的識別與測試視頻：http://v.youku.com/v_show/id_XMjMwODU4OTQ0.html
7、將2個8*8點陣安放于另一個芯片底座上，如圖所示，左側空出1列，右側空出3列，右側底下兩只腳接發(fā)光二極管（左正右負）
8、將兩塊芯片底座合并，40個管腳依次焊接到一起，USB公頭接上USB延長線到電腦，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頻譜顯示器與音響并聯(lián)
11、音樂頻譜顯示器通過USB接口取電，從音頻接口采集音樂信號
注意事項：
1、電腦音量不能太小，因為檢測電壓幅值，音量太小了對單片機ADC采集會有影響，建議音量調到中等以上為最佳顯示效果。同時，可以通過調節(jié)音響的音量來控制聲音的大小（把音響的音量調小一點，電腦的音量調大一些）。

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

3、在靜音的狀態(tài)下，顯示屏若時有波動，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STC12C5A60S2 PDIP40 （1片）
2、0788形紅色8*8LED點陣屏（2塊）
3、普通芯片座PIN40（2個）
4、USB公頭（1個）
5、32.768MHz石英晶體（1個）
6、30pF電容（2個）
7、2PIN排針（1個）
8、1PIN杜邦線（2根）
9、USB延長線公對母（1根）
10、音頻頭（1個）
11、音頻線（1根）
12、音頻分離器（1個）
13、發(fā)光二極管（1個）
14、導線 若干


主程序：
  1. /********************************************************************************************
  2. 程序名： 　　 迷你音樂頻譜顯示器
  3. 編寫人： 　　
  4. 編寫時間：　　
  5. 硬件支持：　　2個8*8點陣  STC12C5A60S2　外部32.768MHz晶振
  6. 接口說明：　　見說明文檔　
  7. *********************************************************************************************/
  8. #include "src\STC12C5A.h"                 
  9. #include <intrins.h>    //51基本運算（包括_nop_空函數(shù)）
  10. #include <math.h>
  11. #include "src\Define.h"
  12. ///////全局變量///////
  13. uchar data DelayTime=10;
  14. uchar data INTTime=0x45;
  15. uchar data gain=1;
  16. uchar data Menu=0;
  17. uchar idata  refreshflag[40];
  18. //////////////////////
  19. void Delays(uint t)
  20. {  
  21.         uint j;
  22.         while(--t)
  23.                 for(j=0;j<5;j++);   
  24. }
  25. uchar data LEDBuf[35];                         //15列；從左到右；亮的位為真（1）；
  26. #include "src\ADC.c"
  27. #include "src\fft.h"
  28. #include "src\LED168D.h"

  30. void LIOINIT( )
  31. {
  32.         P4SW = 0xff;                                  //啟動I/O：P4；

  34.         P0M1 = 0x00;            P0M0 = 0xff;          //I/O強上拉模式；
  35.         P1M1 = B(00000001);        P1M0 = B(11111110);   //P10(光敏電阻:AD：高阻或開漏)
  36.         P4M1 = 0x00;             P4M0 = 0xff;        
  37.         P2M1 = B(00000000); P2M0 = B(11111001);   //P21,P20(強上拉)；P22(傳統(tǒng)IO);
  38.         P3M1 = 0x00;               P3M0 = 0xff;          //!!!

  40.         P0 = 0xff;                                          //初始化；
  41.         P1 = B(11111110);
  42.         P4 = 0xff;
  43.         P2 = B(11111100);
  44.         P3 = 0xff;        
  45.         ////////////////////////////////
  46.         P04=0;P26=0;  //LY;
  47.         P01=0;P45=0;
  48.         P06=0;P24=0;
  49.         P00=0;P46=0;
  50.         P15=0;P34=0;
  51.         P07=0;P23=0;
  52.         P13=0;P32=0;
  53.         P47=0;P37=0;
  54.         ////////////////////////////////
  55.         P14=1; P33=1;  //LX0; //LX1;
  56.         P02=1; P44=1;         
  57.         P03=1; P27=1;         
  58.         P17=1; P36=1;         
  59.         P05=1; P25=1;         
  60.         P16=1; P35=1;         
  61.         P12=1; P31=1;         
  62.         P11=1; P30=1;                        
  63. }

  65. //////////////////////////////////////////////////////
  66. void LEDRefresh() interrupt 3 //using 3   
  67. {
  68.     TL1 = 0x00;      
  69.     TH1 = INTTime;   //0x50~0x80 //0x6A
  70.         BuftoLED168_Refresh();
  71. }  
  72. /////////////////////////////////////////////////////

  74. /*SFR中與定時/計數(shù)器工作方式有關的設計]
  75. -----------------------------------------------------------------------------
  76. M1        M0        方式        說明
  77. 0        0        0        13位T/C，由TL低5位和TH的8位組成13位計數(shù)器
  78. 0        1        1        16位T/C，TL和TH共16位計數(shù)器
  79. 1        0        2        8位T/C，TL用于計數(shù)，當TL溢出時將TH中的值自動寫入TL
  80. 1        1        3        兩組8位T/C
  81. -----------------------------------------------------------------------------
  82. */
  83. void Timer_INT()
  84. {
  85.          TMOD = 0x11; //高4位控制T/C1 [ GATE，C/T，M1，M0，GATE，C/T，M1，M0 ]
  86.         EA = 1;        //中斷總開關

  88.         TH1 = 0x00; //16位計數(shù)寄存器T1高8位（寫入初值）
  89.         TL1 = 0x00; //16位計數(shù)寄存器T1低8位
  90.         ET1 = 1; //T/C1中斷開關
  91.     TR1 = 1; //T/C1啟動開關
  92. }

  94. void Main()
  95. {  
  96.         uint data Count=700;
  97.         uchar data i,Cgain,LED=0,num=0;
  98.         LIOINIT();          //I/O強上拉模式
  99.         InitADC();    //Init ADC sfr         
  100.         for(i=0;i<40;i++) refreshflag[i]=0x09;
  101.         P20=0;                  //LED負極
  102.         Timer_INT();  //定時器初始化
  103.         while(1)
  104.         {
  105.                 for(i=0;i<65;i++)
  106.                 {  
  107.                         dd[i].real=(GetADCResult(0))<<gain;
  108.                         dd[i].imag=0; //清零虛部
  109.                 }
  110.                  processfft();//傅立葉變化及處理
  111.                  LED=!LED;
  112.                  if(dd[2].real<32)
  113.                  {
  114.                          LED=1;
  115.                  }
  116.                  else
  117.                  {
  118.                          Count=1;
  119.                          if(++num==0xAF)                                 //播放時，Auto gain；
  120.                          {
  121.                                 num=0;

  123.                                 P2M0 = B(11111011);
  124.                                 P21=1;                          //LED正極
  125.                                 Delays(2000);
  126.                                 P21=0;                         //LED正極
  127.                                 P2M0 = B(11111001);

  129.                                 //自動增益；Automatic gain;
  130.                                 Cgain=dd[2].real/32;
  131.                                 if(7<Cgain<=8)
  132.                                 {
  133.                                         gain=2;
  134.                                        
  135.                                 }
  136.                                 else if(4<Cgain<=6)
  137.                                 {
  138.                                         gain=3;               
  139.                                 }
  140.                                 else if(2<Cgain<=4)
  141.                                 {
  142.                                         gain=4;
  143.                                 }
  144.                                 else
  145.                                 {
  146.                                         gain=5;
  147.                                 }
  148.                          }
  149.                   }

  151.                   P21=LED;         //LED正極         
  152.         }
  153. }
  154. /*****************************************************************************/
  155. //
  156. /*****************************************************************************/
復制代碼

fft程序：
  1. #ifndef _FFT_INCLUDED_
  2. #define _FFT_INCLUDED_

  4. struct compx
  5. {
  6.         float real;
  7.         float imag;
  8. };//定義數(shù)據(jù)存放機構體

  10. struct compx dd[65]; //FFT數(shù)據(jù)段   
  11. code float iw[64]=
  12. {
  13.         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,
  14.         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,
  15.         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,
  16.         -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,
  17.         -0.9239,-0.3827,-0.9569,-0.2903,-0.9808,-0.1951,-0.9952,-0.0980
  18. };//w值緩存區(qū)

  20. data struct compx temp;  
  21. //復數(shù)乘法
  22. void ee(struct compx b1,uchar data b2)
  23. {
  24.         temp.real=b1.real*iw[2*b2]-b1.imag*iw[2*b2+1];
  25.         temp.imag=b1.real*iw[2*b2+1]+b1.imag*iw[2*b2];
  26. }
  27. //乘方函數(shù),計算 nbottom^ntop   
  28. uint mypow(uchar data nbottom,uchar data ntop)
  29. {
  30.     uint data result=1;
  31.     uchar data t;   
  32.     for(t=0;t<ntop;t++)result*=nbottom;//nbottom^ntop
  33.     return result;
  34. }
  35. //快速傅立葉變換  
  36. void fft(struct compx *xin,uchar data N)
  37. {
  38.         uchar data  fftnum,i,j,k,l,m,n,disbuff,dispos,dissec;
  39.         data struct compx t;
  40.         fftnum=N;//傅立葉變換的點數(shù)
  41.         for(m=1;(fftnum=fftnum/2)!=1;m++);//求得M的值
  42.         for(k=0;k<=N-1;k++)//碼位倒置
  43.         {
  44.                 n=k;
  45.                 j=0;
  46.                 for(i=m;i>0;i--)//倒置
  47.                 {
  48.                         j=j+((n%2)<<(i-1));
  49.                         n=n/2;
  50.                 }
  51.                 if(k<j){t=xin[1+j];xin[1+j]=xin[1+k];xin[1+k]=t;}//交換數(shù)據(jù)
  52.         }  
  53.         for(l=1;l<=m;l++)//fft運算
  54.         {
  55.                 disbuff=mypow(2,l);//求得碟間距離
  56.                 dispos=disbuff/2;//求得碟形兩點之間的距離
  57.                 for(j=1;j<=dispos;j++)
  58.                         for(i=j;i<N;i=i+disbuff)//遍歷M級所有的碟形
  59.                         {
  60.                                 dissec=i+dispos;//求得第二點的位置
  61.                                 ee(xin[dissec],(uint)(j-1)*(uint)N/disbuff);//復數(shù)乘法
  62.                                 t=temp;
  63.                                 xin[dissec].real=xin[i].real-t.real;
  64.                                 xin[dissec].imag=xin[i].imag-t.imag;
  65.                                 xin[i].real=xin[i].real+t.real;
  66.                                 xin[i].imag=xin[i].imag+t.imag;
  67.                         }
  68.         }
  69. }

  71. //對fft數(shù)據(jù)進行處理,得到各個頻率段的電壓幅值
  72. void processfft( )
  73. {
  74.     uchar data pt=0,tmp;
  75.     for(pt=1;pt<65;pt++)
  76.     {
  77.         dd[pt].imag=0; //清零虛部
  78.     }
  79.     fft(dd,64);//對當前數(shù)據(jù)進行傅立葉變換
  80.         dd[0].imag=0;  dd[0].real=0;
  81.     for(pt=1;pt<65;pt++)
  82.     {                                      
  83.         dd[pt].real=sqrt(dd[pt].real*dd[pt].real+dd[pt].imag*dd[pt].imag);//取均方根
  84.     }

  86.         if(Menu==1)
  87.         {
  88.                 for(pt=2;pt<34;pt+=2)        
  89.             {      
  90.                         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；
  91.                         {
  92.                                  LEDBuf[pt]<<=1;        
  93.                                 
  94.                         }
  95.                         LEDBuf[pt]=~(LEDBuf[pt]);
  96.                 }
  97.         }
  98.         else if(Menu==2)
  99.         {

  101.                 //下落感頻譜
  102.                 for(pt=2;pt<34;pt+=2)        
  103.             {      
  104.                         tmp=(dd[pt].real/32)+1;
  105.                         if(refreshflag[pt]<tmp)                  //刷新數(shù)據(jù),取較大高度值 存儲顯示  
  106.                         {
  107.                                 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；
  108.                                 {
  109.                                          LEDBuf[pt]<<=1;        
  110.                                        
  111.                                 }
  112.                                 refreshflag[pt]=(dd[pt].real/32)+1;
  113.                         }
  114.                         else
  115.                         {
  116.                                  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
  117.                                  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；
  118.                                 {
  119.                                          LEDBuf[pt]<<=1;        
  120.                                        
  121.                                 }

  123.                         }
  124.          
  125.                 }

  127.         }
  128.         else if(Menu==0)
  129.         {
  130.                 //下落感頻譜
  131.                 for(pt=2;pt<34;pt+=2)        
  132.             {      
  133.                         tmp=(dd[pt].real/32)+1;
  134.                         if(refreshflag[pt]<tmp)                  //刷新數(shù)據(jù),取較大高度值 存儲顯示  
  135.                         {
  136.                                 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；
  137.                                 {
  138.                                          LEDBuf[pt]<<=1;        
  139.                                        
  140.                                 }
  141.                                 refreshflag[pt]=(dd[pt].real/32)+1;
  142.                         }
  143.                         else
  144.                         {
  145.                                  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
  146.                                  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；
  147.                                 {
  148.                                          LEDBuf[pt]<<=1;        
  149.                                        
  150.                                 }

  152.                         }
  153.                         LEDBuf[pt]=~(LEDBuf[pt]);
  154.          
  155.                 }

  157.         }


  160.         
  161. }  
  162. #endif
復制代碼
作者: 好久不見    時間: 2016-11-20 18:19
你好問一下，那個音頻頭上三根線，為什么到單片機上就兩根了（p1.0和GND）,還有我用32M晶振可以嗎？最近做了一個但是不亮，可以恢復一下嗎，萬分感謝
作者: 好久不見    時間: 2016-11-20 18:28

　你好問一下，那個音頻頭上三根線，為什么到單片機上就兩根了（p1.0和GND）,還有我用32M晶振可以嗎？最近做了一個但是不亮，可以恢復一下嗎，萬分感謝
作者: 年時01    時間: 2016-12-27 09:51
拿走了啊
作者: zeng_fanlong    時間: 2016-12-28 08:52
好東西，自己也做一個
作者: comcomcat    時間: 2017-3-22 15:09
不錯，不錯
作者: zaizaidage    時間: 2017-3-22 23:18
hahahahah
作者: zqy181818    時間: 2017-3-22 23:56
給力！
作者: 51阿倫    時間: 2017-4-8 16:26
哇 還不錯 想自己diy一個大一點的  40*40的，不知道還要改哪里
作者: 51阿倫    時間: 2017-4-30 20:45
好東西，感謝樓主的分享
作者: 後輪追前輪    時間: 2017-5-16 10:40
學習
作者: allen2016    時間: 2017-7-31 14:00
不錯不錯，多謝分享。想搞一個簡單的
作者: yzb1048294351    時間: 2017-9-11 13:30
厲害厲害
作者: 958842929qq    時間: 2017-10-5 17:53
點陣屏是主流。很不錯。
作者: xi@n    時間: 2017-10-23 11:00
這個挺好的
作者: 958842929qq    時間: 2017-11-19 14:06
你好，可以問一下8*8的LED點陣屏在protel里原理圖的器件和pcb里的封裝有嗎。
作者: cz取    時間: 2017-11-22 12:05
這個需要matlab仿真嗎，如果不需要為什么函數(shù)標識用FFTMTL呢？？
作者: 秋葉楓    時間: 2017-12-20 23:12
馬上可以來試試��！
作者: 秦延雷    時間: 2018-1-4 17:58
有沒有辦法收集成語音信號？
作者: zxy2266    時間: 2018-1-27 21:10
想玩，可是程序不懂，看不明白
作者: dpj1185090651    時間: 2018-4-20 09:54
很給力！
作者: opop1988    時間: 2018-4-21 23:22
灰常不錯，贊一個
作者: LYSHLRZH8888    時間: 2018-4-29 23:38
不錯，學習一下，自己也做一個
作者: lycwhy    時間: 2018-5-1 15:18
為什么附件下載到一半多就下載不動了
作者: 996054544    時間: 2018-5-14 20:57
有電路圖就好了
作者: FQ967    時間: 2018-7-26 08:03
感謝樓主的分享！下載了看看！
作者: songyuan    時間: 2018-7-26 09:04
寫的非常不錯，頂一個
作者: IdeaMing    時間: 2018-7-26 10:06
簡直是666��！
作者: 流年521    時間: 2018-7-26 11:10
謝謝樓主，自己也嘗試做一個
作者: liming_nefu    時間: 2018-11-26 17:52
太帥了，好崇拜樓主！
最近突發(fā)奇想也要做個類似的東東，沒想到咱們論壇都有現(xiàn)成的啦~~~



作者: 楓舞、    時間: 2018-11-26 21:11
不錯啊，厲害
作者: 484    時間: 2018-12-19 20:22
課設就做它了
作者: 張宗昱    時間: 2019-1-2 15:31
為啥使用32.768M的晶振啊，12M不行嗎
作者: 魔菲音電子    時間: 2019-1-24 12:00
謝謝樓主，做一個試一下
作者: fgl2599    時間: 2019-4-5 00:05
非常好的帖子，頂起來
作者: stolle    時間: 2019-4-22 23:12
靈感和學習效果的完美頁面..我對這項創(chuàng)新感到非常驚訝好主意，和我們在一起！不幸的是，我不懂你的語言，我嚴重依賴翻譯。謝謝分享。
作者: 杜安安    時間: 2019-7-23 18:39
好久不見 發(fā)表于 2016-11-20 18:28
　你好問一下，那個音頻頭上三根線，為什么到單片機上就兩根了（p1.0和GND）,還有我用32M晶振可以嗎？最 ...

我覺得這就是音量采集直接出來應該就可以了，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。不知對不沒試過
作者: 張明211    時間: 2020-2-10 15:38
學習一下
作者: zxule    時間: 2020-2-11 11:37
很好，點陣是共陰的還是共陽的?
作者: 付浩東    時間: 2020-2-13 17:43
好東西哎，趕緊自己做一個
作者: zxule    時間: 2020-2-18 13:59
親測可以，就是頻譜閃的特別厲害，什么原因？謝謝
作者: wcs1668    時間: 2020-3-16 21:49
樓主加油
作者: 中恒電子asus    時間: 2020-4-5 12:14
好東西，感謝樓主的分享
作者: zzzzz.c    時間: 2020-4-7 09:55
真是太感謝了，謝謝分享，大佬膜拜，我也正在學習呢
作者: 魔菲音電子    時間: 2020-4-8 09:38
P4.7的那排燈不亮，能說一下什么問題嗎？

作者: auxccc    時間: 2022-3-6 09:33
51黑有你更精彩
作者: 許玩童    時間: 2023-4-10 11:35
不錯，學習一下，可以仿真運行嗎
作者: zzz988    時間: 2023-7-10 09:39
很好的制作，學習一下！
作者: wangwenhai8    時間: 2023-8-6 16:28
還好，試試、試試、事實
作者: mmla    時間: 2023-8-11 07:51
不錯，趕緊自己做一個
作者: yang23943    時間: 2023-9-19 10:43
程序是用什么燒錄器燒錄
作者: ccccc5321c    時間: 2024-10-14 09:21
很好很強大
作者: luly8818    時間: 2024-10-18 18:12
感謝分享 學習了
作者: hclin    時間: 2024-11-30 17:57
值得DIY，謝謝分享



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