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本帖最后由 rjx007 于 2018-8-23 14:56 编辑
折腾了一个月，终于搞成了音乐频谱，分别形成了在OLED和LCD彩屏上显示的两个版本。
STM32单片机从大半年前才开始自学的（前几年曾陆续自学了PIC和AVR.）。老朽已过古稀之年，自学中的酸甜苦辣只有自己知道。
现将这个音乐频谱的资料分享给大家，望提出宝贵的意见。
关于代码的几点说明：
一、OLED屏是用的中景园的1.3寸屏和STM32F103C8T6的小系统板。LCD是用的是普中的屏和实验板（STM32F103ZET6），屏是ILI9341的3.2寸屏。各位移植时管脚连接可能不同，要注意修改相关的代码！
二、FFT转换使用的是ST提供的DSP_LIB的库函数。本例中采样频率为40KZ，采样点数是256点。但实际显示时，各柱条的频点的却是从256点中挑选出来的，因为音频的范围虽然是10Z-20KZ，但人声和乐器的频率主要集中在0-4KZ，4KZ-8KZ次之，而8KZ-20KZ段主要是高次谐波。
三、经FFT变换取模后，越是频率高的频点，其模值幅度越小，所以显示效果不好。且经FFT变换后，虽有256个频点，但后面的128个频点是和前面的128个频点成镜像的，所以只要从前面的128个频点里挑选就可以了。同时还要去掉第一个频点，因为第一个频点是直流分量，是不会跳动的，所以如果保留了第一个频点，那么在屏的最左边始终有一根不动的且满幅度的柱条，显得十分呆板，大煞风景。
四、ADC采样软件触发方式，同时用TIM2定时器的溢出中断来设置一个标志位，当256点采集完成后，该标志位置位，再开始做FFT变换、计算幅值和显示。
五、低频段的幅值一般较大，频率越高幅值越小，为了提高显示效果，使各柱条跳动的幅度较为均衡，我在程序里安排了用软件方式对增益做些适当的调整，即压缩较大的幅值，加大较小的幅值。
六、如果实际使用在音响电路里，ADC的取样点可以是前级放大器，也可以取自功放。这时最好加上自动增益控制电路，以均衡采样的幅度；为了克服混叠效应和栅栏泄漏，最好要加上低通滤波电路（最好是2-4阶，以达到衰减较为陡峭的目的。）；同时还要加上电平平移电路，因为单片机采样时是不接受负电压的。这些内容我之前曾发过一个帖子，有相关的电路图和PCB的图，各位如需要可移步查看。
补遗：
上面的说明中提到FFT转换后的第一个频点是直流分量，有些不太准确。因为如果是采样的音频信号，且加了隔直流电容的话，第一个频点就不是直流分量，而是最低频率点。
对选取的频点又做了写调整，减少了几个点，大于12KZ的就没有选了，因为大于12KZ的柱条跳动的幅度太小，同时这样可以使显示的柱条稍宽些，看上去更舒服些。
//从取模结果lBUFMAG中（前128个）挑选出25个值做显示。挑选的原则是：0-4K为主，4K-8K次之，8K-18K最少。将挑选出的32个值赋给COLUMN1
void arctan(void)
{
u8 i,temp,a[16]={12,15,19,21,25,28,31,37,44,50,63,71,76,89}; //因为后14个无规律，所以将其位置号列出来
//u8 j=2;
for(i=0;i<11;i++)
{ COLUMN1= lBUFMAG;} //挑选前面11个。
for(i=0;i<14;i++) //后14个
{
temp=a;
COLUMN1[i+11]=lBUFMAG[temp];
}
for(i=0;i<25;i++) //增益调整
{
COLUMN1=COLUMN1*10;
//COLUMN1=80*atan(COLUMN1); //用反正切函数来适当压缩较高的模的值,使柱条显示均衡
if(COLUMN1==0)
{COLUMN1=2;}
else if((COLUMN1<5)&&(COLUMN1>0))
{COLUMN1=COLUMN1+15;}
else if((COLUMN1>=5)&&(COLUMN1<10))
{COLUMN1=COLUMN1+12;}
else if((COLUMN1>=10)&&(COLUMN1<15))
{COLUMN1=COLUMN1+10;}
else if((COLUMN1>=15)&&(COLUMN1<20))
{COLUMN1=COLUMN1+7;}
else if(COLUMN1>=240)
{COLUMN1=220;}
else if((COLUMN1>=225)&&(COLUMN1<=235))
{COLUMN1=COLUMN1-30;}
}
}
相关的AGC和低通电路及PCB:
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发表于 2018-1-31 16:02:43
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发表于 2018-1-31 16:07:42
