| Ваш IP: 54.91.203.233 | Online(31) - гости: 17, боты: 14 | Загрузка сервера: 3.27 ::::::::::::

Анализатор спектра аудио сигнала (Arduino)

Для анализатора спектра понадобится Arduino Nano (Uno) и LCD дисплей 1602, на базе контроллера HD44780, так же дополнительно понадобится библиотека FHT.h. В качестве источника для создания анализатора спектра был выбран проект FHTSpectrumAnalyzer, в код были внесены незначительные изменения, подключение дисплея по I2C было изменено на 4-х битный режим, опорное напряжение АЦП было переключено на внутреннее 1,1 В.

Звуковой сигнал непосредственно через конденсатор 47 нФ подается на аналоговый вход А1, анализатор спектра имеет автоматическое усиление входного сигнала, что улучшает визуальную картинку анализатора спектра.

#define AUTO_GAIN 1       // автонастройка по громкости (экспериментальная функция)
#define VOL_THR 35        // порог тишины (ниже него отображения на матрице не будет)
#define LOW_PASS 30        // нижний порог чувствительности шумов (нет скачков при отсутствии звука)
#define DEF_GAIN 80       // максимальный порог по умолчанию (при GAIN_CONTROL игнорируется)
#define FHT_N 256          // ширина спектра х2
// вручную забитый массив тонов, сначала плавно, потом круче
byte posOffset[16] = {2, 3, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 20, 25, 30, 35, 60, 80, 100};

#define LOG_OUT 1
#include <FHT.h>          
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);
#define cbi(sfr, bit) (_SFR_BYTE(sfr) &= ~_BV(bit))
#define sbi(sfr, bit) (_SFR_BYTE(sfr) |= _BV(bit))

byte v1[8] = {0b00000, 0b00000, 0b00000, 0b00000, 0b00000, 0b00000, 0b00000, 0b11011};
byte v2[8] = {0b00000, 0b00000, 0b00000, 0b00000, 0b00000, 0b00000, 0b11011, 0b11011};
byte v3[8] = {0b00000, 0b00000, 0b00000, 0b00000, 0b00000, 0b11011, 0b11011, 0b11011};
byte v4[8] = {0b00000, 0b00000, 0b00000, 0b00000, 0b11011, 0b11011, 0b11011, 0b11011};
byte v5[8] = {0b00000, 0b00000, 0b00000, 0b11011, 0b11011, 0b11011, 0b11011, 0b11011};
byte v6[8] = {0b00000, 0b00000, 0b11011, 0b11011, 0b11011, 0b11011, 0b11011, 0b11011};
byte v7[8] = {0b00000, 0b11011, 0b11011, 0b11011, 0b11011, 0b11011, 0b11011, 0b11011};
byte v8[8] = {0b11011, 0b11011, 0b11011, 0b11011, 0b11011, 0b11011, 0b11011, 0b11011};

byte gain = DEF_GAIN;   
unsigned long gainTimer;
byte maxValue, maxValue_f;
float k = 0.1;

void setup() { 
  lcd.begin(16, 2);// LCD 16X2
  sbi(ADCSRA, ADPS2);
  cbi(ADCSRA, ADPS1);
  sbi(ADCSRA, ADPS0);
  analogReference(INTERNAL);
  lcd.createChar(0, v1);
  lcd.createChar(1, v2);
  lcd.createChar(2, v3);
  lcd.createChar(3, v4);
  lcd.createChar(4, v5);
  lcd.createChar(5, v6);
  lcd.createChar(6, v7);
  lcd.createChar(7, v8);
}

void loop() {
  analyzeAudio();   // функция FHT, забивает массив fht_log_out[] величинами по спектру

  for (int pos = 0; pos < 16; pos++) {   // для окошек дисплея с 0 по 15
    // найти максимум из пачки тонов
    if (fht_log_out[posOffset[pos]] > maxValue) maxValue = fht_log_out[posOffset[pos]];

    lcd.setCursor(pos, 0);

    // преобразовать значение величины спектра в диапазон 0..15 с учётом настроек
    int posLevel = map(fht_log_out[posOffset[pos]], LOW_PASS, gain, 0, 15);
    posLevel = constrain(posLevel, 0, 15);

    if (posLevel > 7) {               // если значение больше 7 (значит нижний квадратик будет полный)
      lcd.write((uint8_t)posLevel - 8);    // верхний квадратик залить тем что осталось
      lcd.setCursor(pos, 1);          // перейти на нижний квадратик
      lcd.write((uint8_t)7);        // залить его полностью
  } 
    else {                          // если значение меньше 8
      lcd.print(" ");                 // верхний квадратик пустой
      lcd.setCursor(pos, 1);          // нижний квадратик
      lcd.write((uint8_t)posLevel);        // залить полосками
   }
  }  

  if (AUTO_GAIN) {
    maxValue_f = maxValue * k + maxValue_f * (1 - k);
    if (millis() - gainTimer > 1500) {      // каждые 1500 мс
      // если максимальное значение больше порога, взять его как максимум для отображения
      if (maxValue_f > VOL_THR) gain = maxValue_f;

      // если нет, то взять порог побольше, чтобы шумы вообще не проходили
      else gain = 100;
      gainTimer = millis();
    }
  }
}

void analyzeAudio() {
  for (int i = 0 ; i < FHT_N ; i++) {
    int sample = analogRead(A0);
    fht_input[i] = sample; // put real data into bins
  }
  fht_window();  // window the data for better frequency response
  fht_reorder(); // reorder the data before doing the fht
  fht_run();     // process the data in the fht
  fht_mag_log(); // take the output of the fht
}

Добавить комментарий

Случайные статьи

  • УМЗЧ 12ВТ на MOSFET транзисторах

    УМЗЧ 12ВТ на MOSFET транзисторах

    На рисунке показана схема простого но высококачественного усилителя выходной каскад которого выполнен на MOSFET транзисторах  2SK135 и  2SJ50. Усилитель напряжения выполнен на ОУ NE5534. NE5534 — высокопроизводительный операционный усилитель, сочетающий превосходные характеристики постоянного и переменного тока. Обладает очень низким уровень шума, имеет высокую производительность, высокое единичное усиление, низкий уровень искажений и высокий …Подробнее...
  • Частотомер 1МГц на PIC16F628A

    Частотомер 1МГц на PIC16F628A

    На рисунке показана схема простого частотомера, который состоит из микроконтроллера PIC16F628A и трех семисегментных индикаторов. Частотомер способен отображать частоту в кГц от 1 до 999. Время счета 4 мс, время повторения счета 1 секунда. Все транзисторы в схеме BC337 или их аналог. Ток потребления схемы 45мА при напряжении 5В. Все резисторы подключенные …Подробнее...
  • Параметры, типовой режим и цоколевки электровакуумных приборов (преобразовательные лампы и электронно-лучевые индикаторы настройки)

    Литература РА1998_08Подробнее...
  • Усилитель для наушников

    Усилитель для наушников

    На рисунке показана простая, но высококачественная схема усилителя для наушников.  Выходная мощность усилителя 0,5 Вт на нагрузке 32 Ом. Усилитель обладает очень низким КНИ, ток потребления схемы не превышает 100 мА. Выходные транзисторы должны быть установлены на небольшие теплоотводы. Источник — http://www.redcircuits.com/Page185.htmПодробнее...
  • Усилитель мощности 50 Вт (K1058 + J162)

    Усилитель мощности 50 Вт (K1058 + J162)

    50W Усилитель мощности с выходным каскадом на полевых транзисторах K1058 + J162 достаточно прост. В усилителе используется двух полярное питания +/-35В на 2А. Полевые транзисторы K1058 и J162 должны быть установлены на радиаторе.     Характеристики усилителя мощности:   Выходная мощность на частоте 1 кГц 50Вт на 8 Ом нагрузке и 88Вт …Подробнее...