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[项目] 【Arduino 动手做】带有 Arduino Nano 的音乐频谱可视化器

使用 Arduino Nano 在 8*8 LED 点阵上可视化不同条形的频率峰值。

它是关于什么的？
该项目是关于我们如何将复杂的信号转换为简单信号或主要信号。这里我们使用音频信号，并将它们分解成不同频率的信号。
我们正在使用傅里叶变换，它可以帮助我们分解信号。傅里叶分析将信号从其原始域（通常是时间或空间）转换为频域中的表示。
我们通过音频信号的峰值来可视化不同的频段。并且可以在 8*8 LED 点阵上看到它。
傅里叶分析具有巨大的计算成本，这在小型计算机上是无法完成的。这就是为什么我们将使用快速傅里叶变换，这是一种计算序列的离散傅里叶变换且计算成本较低的算法，也可以在 Arduino 上完成。
Arduino 提供了一个快速傅里叶变换库，有助于更有效地完成我们的工作。

这个怎么运作？
这里的 3.5 毫米音频插孔将信号从计算机传送到电路。然后，它被馈送到额定值为 10 微法的电容器，该电容器用作滤波器。然后连接与 Arduino 模拟输入 A0 连接，因为我们将读取模拟值。它随后与一个额定 1k 欧姆的电阻器连接，接地（0 伏），另一个与前一个接头并联，连接到正极（+5 伏）以实现固定增益。

结论：
使用点阵并熟悉新库是一次有趣的经历，这真的很令人兴奋。我们也可以使用液晶显示器代替LED点阵。对于大型显示器，我们需要改变的只是提高采样率。最后，它也可以是一个很好的学习工具！

【Arduino 动手做】带有 Arduino Nano 的音乐频谱可视化器图2

【Arduino 动手做】带有 Arduino Nano 的音乐频谱可视化器图2

【Arduino 动手做】带有 Arduino Nano 的音乐频谱可视化器图1

【Arduino 动手做】带有 Arduino Nano 的音乐频谱可视化器图3

【Arduino 动手做】带有 Arduino Nano 的音乐频谱可视化器图4

【Arduino 动手做】带有 Arduino Nano 的音乐频谱可视化器图5

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驴友花雕 中级技神
楼主|

发表于昨天 17:51

【Arduino 动手做】带有 Arduino Nano 的音乐频谱可视化器

项目代码

#include "fix_fft.h"

#define CLOCK 3
#define LATCH 4
#define DATA 5

#define SAMPLES 32 //define according to your need

#define AUDIO A0

char im[SAMPLES];
char data[SAMPLES];
int barht[SAMPLES];

int binary[] = {1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128};
int columnBinary[] = {1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128};

void setup()
{
  pinMode(CLOCK,OUTPUT);
  pinMode(LATCH,OUTPUT);
  pinMode(DATA,OUTPUT);
}

void loop()
{
  static int i, j;
  int val;
  
  // get audio data
  for(i = 0; i < SAMPLES; i++)
  {
    val = analogRead(AUDIO); // 0-1023
    data[i] = (char)(val/4 - SAMPLES); // store as char
    im[i] = 0; // init all as 0
  }

  // run FFT
  fix_fft(data, im, 5, 0); //2^5=32, as we are taking 32 samples

  // extract absolute value of data only, for 32 results
  for(i = 0; i < SAMPLES/2; i++)
  {
    barht[i] = (int)sqrt(data[i] * data[i] + im[i] * im[i]);
  }
  
  for(i = 0, j = 0; i < SAMPLES/2; i++, j += 2)
  {
    barht[i] = barht[j] + barht[j + 1];
  }

  // display barchart
  for(int k = 0; k < SAMPLES/4; k++){ //as we have 8rows and 8columns, so only 8 times we need to iterate. That's why 32/4=8 .
    digitalWrite(LATCH, LOW);
    int x = columnBinary[barht[k]%8]-1;
    shiftOut(DATA, CLOCK, LSBFIRST, ~x); // columns
    shiftOut(DATA, CLOCK, LSBFIRST, binary[k]); // rows
    digitalWrite(LATCH, HIGH);
    }
} 
复制代码