| Ваш IP: 54.158.248.112 | Online(19) - гости: 9, боты: 10 | Загрузка сервера: 3.46 ::::::::::::

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

  • Сторожевое устройство

    Для защиты дачного участка от непрошенных гостей, для ограждения опасных объектов можно использовать сторожевое устройство. Схема такого устройства (первый вариант) показана на рис. Объект, нуждающийся в охране, окружают по периметру медным обмоточным проводом диаметром 0,1… 0,3 мм. Этот охранный шлейф может быть прикреплен к забору или к вбитым в землю …Подробнее...
  • Регулируемый источник питания с защитой по току

    На рис.1 изображена схема стабилизатора, от которой можно питать не только автомобильный магнитофон, но и любую радиолюбительскую конструкцию с напряжением от 1 до 35 В и которой не страшны большие токи нагрузки, поскольку введена токовая защита. Регулятор напряжения собран на микросхеме DA1, которая дополнена мощным транзистором, который может отдать в …Подробнее...
  • Импульсные регуляторы напряжения MC34063A, MC33063A, NCV33063A

    Импульсные регуляторы напряжения MC34063A, MC33063A, NCV33063A

    Импульсные регуляторы напряжения MC34063A, MC33063A, NCV33063A — специально разработанные микросхемы для DC-DC преобразователей с минимальным количеством внешних элементов. Технические параметры Диапазон входных напряжений 3…40 В Диапазон выходных напряжений 1.25…40 В Максимальный выходной ток 1.5 А Рабочая частота 33 кГц На рисунках показаны типовые схемы подключения регуляторов напряжения, повышающий, понижающий и инверсный. Основные элементы …Подробнее...
  • Переключатель гирлянд с плавным изменением яркости

    Предложенный переключатель гирлянд собран на 2-х микросхемах. На DD1 выполнен симметричный мультивибратор, частоту которого можно регулировать в пределах от 195 до 205 Гц переменным резистором R2. Через инверторы DD1.3 DD1.4 прямоугольные импульсы мультивибратора поступают на триггеры DD2.1-DD2.2 которые выполняют роль делителей частоты. Выходные сигналы триггеров поступают на усилители тока VT1-VT4 …Подробнее...
  • Импульсный стабилизатор напряжения 5 В с высоким КПД

    В этом стабилизаторе используется специализированная ИМС LM2575-5,0. Его выходное напряжение составляет 5 В и задано типом примененной ИМС. Входное напряжение стабилизатора может составлять от 7 до 40 В. Выходной сигнал ИМС на выв. 2 представляет собой серию широтно-модулированных импульсов. После фильтрации цепью L1С2 это напряжение поступает на нагрузку и на …Подробнее...