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使用0.96OLED与STC单片机的音乐频谱程序

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楼主
ID:570019 发表于 2019-6-23 13:42 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
自己写的一个项目，基于FFT算法实现的音乐频谱，利用OLED实现显示，需要在32M晶振运行

单片机源程序如下:
  1. #include"OLED.H"

  3. sbit sb0=P3^6;//定义按钮位置
  4. sbit sb1=P3^5;

  6. idata uchar fft_shuzu[2][32];
  7. uint s_time;

  9. struct compx                                                                           //定义复数结构体
  10. {
  11.         float real;
  12.         float imag;
  13. };
  14. xdata struct compx s[ 64 ];                                                 //FFT数据缓存放在XDATA空间
  15. struct compx EE(struct compx,struct compx);                 //复数乘法函数的声明
  16. void FFT(struct compx xin[],int N);                                  //FFT函数的声明
  17. struct compx EE(struct compx a1,struct compx b2)         //复数乘法
  18. {
  19.         struct compx b3;
  20.         b3.real=a1.real*b2.real-a1.imag*b2.imag;
  21.         b3.imag=a1.real*b2.imag+a1.imag*b2.real;
  22.         return(b3);
  23. }
  24. /*FFT函数*/
  25. void FFT(struct compx xin[],int N)                                  
  26. {
  27.         int f,m,nv2,nm1,i,k,j=1,l;
  28.         struct compx v,w,t;
  29.         nv2=N/2;
  30.         f=N;
  31.         for(m=1;(f=f/2)!=1;m++){;}
  32.         nm1=N-1;
  33.         for(i=0;i<nm1;i++)                                           //倒序操作
  34.         {
  35.                 if(i<j)
  36.                 {
  37.                         t=xin[j];
  38.                         xin[j]=xin[i];
  39.                         xin[i]=t;
  40.                 }
  41.                 k=nv2;                                                       //k为倒序中相应位置的权值
  42.                 while(k<j)
  43.                 {
  44.                         j=j-k;
  45.                         k=k/2;
  46.                 }
  47.                 j=j+k;
  48.         }
  49.         {
  50.                 int le,lei,ip;
  51.                   float pi;
  52.                   for(l=1;l<=m;l++)
  53.                    {
  54.                 le=pow(2,l);                                                 //乘方
  55.                     lei=le/2;
  56.                     pi=3.14159265;
  57.                     v.real=1.0;
  58.                 v.imag=0.0;  
  59.                    w.real=cos(pi/lei);                                           //旋转因子
  60.                     w.imag=-sin(pi/lei);
  61.                    
  62.                 for(j=1;j<=lei;j++)                                           //控制蝶形运算的级数
  63.                      {
  64.                         for(i=j-1;i<N;i=i+le)                                         //控制每级蝶形运算的次数
  65.                               {
  66.                                     ip=i+lei;
  67.                                        t=EE(xin[ ip ],v);
  68.                                        xin[ ip ].real=xin[ i ].real-t.real;   //蝶形计算
  69.                                        xin[ ip ].imag=xin[ i ].imag-t.imag;
  70.                                        xin[ i ].real=xin[ i ].real+t.real;
  71.                                        xin[ i ].imag=xin[ i ].imag+t.imag;
  72.                               }
  73.                               v=EE(v,w);   
  74.                       }     
  75.                    }
  76.           }
  77. }
  78. void showbar0()//延时跳帽函数
  79. {                               
  80.     unsigned char i,j,x,p,high,tigh,temp,itemp;
  81.         xdata unsigned char dis_rdata[16];
  82.         for(i=0;i<16;i++)          //读取FFT转换数据
  83.         {
  84.                 float t0=0;
  85.                 t0=sqrt(pow((s[i  ].real+s[i+1].real),2)+pow((s[i  ].imag+s[i+1].imag),2))/2;
  86.                 dis_rdata[i]=(unsigned char)t0;
  87.         }
  88. //        OLED_Display_On();
  89.         for(i=0;i<16;i++)//16个条形柱控制
  90.         {
  91.                 itemp=high=0;
  92.                 itemp=high=dis_rdata[i];//对处理变量赋值
  93. //                high=high/1;
  94.                 for(x=0;x<8;x++)//清空当前条形柱空间
  95.                 {
  96.                         OLED_Set_Pos(i*8,7-x);
  97.                         temp=0x00;
  98.                         for(j=0;j<8;j++)
  99.                         {
  100.                                 OLED_WR_Byte(temp,1);
  101.                         }
  102.                 }
  103.                
  104.                 if(high>64)high=64;//溢出值限制
  105.                 if(fft_shuzu[0][i]<=high)//检测当前大小
  106.                 {
  107.                         fft_shuzu[0][i]=high;//大于赋值当前频谱帽为此值
  108.                         fft_shuzu[1][i]=10;//重新设置当前延时
  109.                 }
  110.                 fft_shuzu[1][i]--;//当前延时自减
  111.                 if(fft_shuzu[1][i]==0)//如果当前延时为0
  112.                 {
  113.                         fft_shuzu[0][i]=high;//强度等于当前大小
  114.                 }
  115.                
  116.                 p=high/8;                //扫描图形生成
  117.                 tigh=high%8;
  118.                 for(x=0;x<p;x++)//填满单元区域
  119.                 {
  120.                         OLED_Set_Pos(i*8,7-x);
  121.                         temp=0xff;
  122.                         for(j=0;j<7;j++)
  123.                         {
  124.                                 OLED_WR_Byte(temp,1);
  125.                         }
  126.                 }
  127.                
  128.                 p=fft_shuzu[0][i]/8;//生成延时帽所在位置函数
  129.                 tigh=fft_shuzu[0][i]%8;
  130.                 if((itemp/8)==p)//如果与所在位置重合
  131.                 {
  132.                         OLED_Set_Pos(i*8,7-p);//到达所在位置
  133.                         temp=0x80>>tigh;//生成延时帽
  134.                         temp=temp|~0xff>>(high%8);//合并当前位置
  135.                         for(j=0;j<7;j++)//发送屏幕
  136.                         {
  137.                                 OLED_WR_Byte(temp,1);
  138.                         }
  139.                 }
  140.                 else//如果不重合
  141.                 {
  142.                         OLED_Set_Pos(i*8,7-p);//到达生成位置
  143.                         temp=0x80>>tigh;//生成延时帽
  144.                         for(j=0;j<7;j++)//发送屏幕
  145.                         {
  146.                                 OLED_WR_Byte(temp,1);
  147.                         }
  148.                        
  149.                         OLED_Set_Pos(i*8,7-(high/8));//到达非满数单元
  150.                         temp=~0xff>>(itemp%8);//生成条形柱
  151.                         for(j=0;j<7;j++)//发送
  152.                         {
  153.                                 OLED_WR_Byte(temp,1);
  154.                         }
  155.                 }
  156.         }
  157. }

  159. /*----以下生成函数原理差不多----*/

  161. void showbar1()//条形柱函数
  162. {                               
  163.     unsigned char i,j,x,p,high,tigh,temp;
  164.         xdata unsigned char dis_rdata[16];
  165.         for(i=0;i<16;i++)          //读取FFT转换数据
  166.         {
  167.                 float t0=0;
  168.                 t0=sqrt(pow((s[i  ].real+s[i+1].real),2)+pow((s[i  ].imag+s[i+1].imag),2))/2;
  169.                 dis_rdata[i]=(unsigned char)t0;
  170.         }
  171. //        OLED_Display_On();
  172.         for(i=0;i<16;i++)
  173.         {
  174.                 high=0;
  175.                 high=dis_rdata[i];
  176. //                high=high/1;
  177.                 for(x=0;x<8;x++)
  178.                 {
  179.                         OLED_Set_Pos(i*8,7-x);
  180.                         temp=0x00;
  181.                         for(j=0;j<8;j++)
  182.                         {
  183.                                 OLED_WR_Byte(temp,1);
  184.                         }
  185.                 }
  186.                 if(high>64)high=64;
  187.                 if(high==0)high=1;
  188.                 p=high/8;
  189.                 tigh=high%8;
  190.                 for(x=0;x<p;x++)
  191.                 {
  192.                         OLED_Set_Pos(i*8,7-x);
  193.                         temp=0xff;
  194.                         for(j=0;j<7;j++)
  195.                         {
  196.                                 OLED_WR_Byte(temp,1);
  197.                         }
  198.                 }
  199.                 OLED_Set_Pos(i*8,7-(high/8));
  200.                 temp=~0xff>>(high%8);
  201.                 for(j=0;j<7;j++)
  202.                 {
  203.                         OLED_WR_Byte(temp,1);
  204.                 }
  205.         }
  206. }

  208. void showbar2()//等号指示函数
  209. {                               
  210.     unsigned char i,j,x,p,high,tigh,temp,itemp;
  211.         xdata unsigned char dis_rdata[16];
  212.         for(i=0;i<16;i++)          //读取FFT转换数据
  213.         {
  214.                 float t0=0;
  215.                 t0=sqrt(pow((s[i  ].real+s[i+1].real),2)+pow((s[i  ].imag+s[i+1].imag),2))/2;
  216.                 dis_rdata[i]=(unsigned char)t0;
  217.         }
  218. //        OLED_Display_On();
  219.         for(i=0;i<16;i++)
  220.         {
  221.                 itemp=high=0;
  222.                 itemp=high=dis_rdata[i];
  223. //                high=high/1;
  224.                 for(x=0;x<8;x++)
  225.                 {
  226.                         OLED_Set_Pos(i*8,7-x);
  227.                         temp=0x00;
  228.                         for(j=0;j<8;j++)
  229.                         {
  230.                                 OLED_WR_Byte(temp,1);
  231.                         }
  232.                 }
  233.                 if(high>64)high=64;
  234.                 p=high/8;
  235.                 tigh=high%8;
  236.                 if(p==0)
  237.                 {
  238.                         p=1;
  239.                         temp=0x80;
  240.                 }
  241.                 else temp=0x88;
  242.                 for(x=0;x<p;x++)
  243.                 {
  244.                         OLED_Set_Pos(i*8,7-x);
  245.                         for(j=0;j<7;j++)
  246.                         {
  247.                                 OLED_WR_Byte(temp,1);
  248.                         }
  249.                 }
  250.         }
  251. }

  253. void showbar3()//延时跳帽函数取反
  254. {                               
  255.     unsigned char i,j,x,p,high,tigh,temp,itemp;
  256.         xdata unsigned char dis_rdata[16];
  257.         for(i=0;i<16;i++)          //读取FFT转换数据
  258.         {
  259.                 float t0=0;
  260.                 t0=sqrt(pow((s[i  ].real+s[i+1].real),2)+pow((s[i  ].imag+s[i+1].imag),2))/2;
  261.                 dis_rdata[i]=(unsigned char)t0;
  262.         }
  263. //        OLED_Display_On();
  264.         for(i=0;i<16;i++)
  265.         {
  266.                 itemp=high=0;
  267.                 itemp=high=dis_rdata[i];
  268. //                high=high/1;
  269.                 for(x=0;x<8;x++)
  270.                 {
  271.                         OLED_Set_Pos(i*8,7-x);
  272.                         temp=0xFF;
  273.                         for(j=0;j<8;j++)
  274.                         {
  275.                                 OLED_WR_Byte(temp,1);
  276.                         }
  277.                 }
  278.                
  279.                 if(high>64)high=64;
  280.                 if(fft_shuzu[0][i]<=high)
  281.                 {
  282.                         fft_shuzu[0][i]=high;
  283.                         fft_shuzu[1][i]=10;
  284.                 }
  285.                 fft_shuzu[1][i]--;
  286.                 if(fft_shuzu[1][i]==0)
  287.                 {
  288.                         fft_shuzu[0][i]=high;
  289.                 }
  290.                
  291.                 p=high/8;
  292.                 tigh=high%8;
  293.                 for(x=0;x<p;x++)
  294.                 {
  295.                         OLED_Set_Pos(i*8,7-x);
  296.                         temp=0x00;
  297.                         for(j=0;j<7;j++)
  298.                         {
  299.                                 OLED_WR_Byte(temp,1);
  300.                         }
  301.                 }
  302.                
  303.                 p=fft_shuzu[0][i]/8;
  304.                 tigh=fft_shuzu[0][i]%8;
  305.                 if((itemp/8)==p)
  306.                 {
  307.                         OLED_Set_Pos(i*8,7-p);
  308.                         temp=~0x80>>tigh;
  309.                         temp=temp|0xff>>(high%8);
  310.                         for(j=0;j<7;j++)
  311.                         {
  312.                                 OLED_WR_Byte(temp,1);
  313.                         }
  314.                 }
  315.                 else
  316.                 {
  317.                         OLED_Set_Pos(i*8,7-p);
  318.                         temp=~0x80>>tigh;
  319.                         for(j=0;j<7;j++)
  320.                         {
  321.                                 OLED_WR_Byte(temp,1);
  322.                         }
  323.                        
  324.                         OLED_Set_Pos(i*8,7-(high/8));
  325.                         temp=0xff>>(itemp%8);
  326.                         for(j=0;j<7;j++)
  327.                         {
  328.                                 OLED_WR_Byte(temp,1);
  329.                         }
  330.                 }
  331.         }
  332. }

  334. void showbar4()//条形柱取反函数
  335. {                               
  336.     unsigned char i,j,x,p,high,tigh,temp;
  337.         xdata unsigned char dis_rdata[16];
  338.         for(i=0;i<16;i++)          //读取FFT转换数据
  339.         {
  340.                 float t0=0;
  341.                 t0=sqrt(pow((s[i  ].real+s[i+1].real),2)+pow((s[i  ].imag+s[i+1].imag),2))/2;
  342.                 dis_rdata[i]=(unsigned char)t0;
  343.         }
  344. //        OLED_Display_On();
  345.         for(i=0;i<16;i++)
  346.         {
  347.                 high=0;
  348.                 high=dis_rdata[i];
  349. //                high=high/1;
  350.                 for(x=0;x<8;x++)
  351.                 {
  352.                         OLED_Set_Pos(i*8,7-x);
  353.                         temp=0xff;
  354.                         for(j=0;j<8;j++)
  355.                         {
  356.                                 OLED_WR_Byte(temp,1);
  357.                         }
  358.                 }
  359.                 if(high>64)high=64;
  360.                 if(high==0)high=1;
  361.                 p=high/8;
  362.                 tigh=high%8;
  363.                 for(x=0;x<p;x++)
  364.                 {
  365.                         OLED_Set_Pos(i*8,7-x);
  366.                         temp=0x00;
  367.                         for(j=0;j<7;j++)
  368.                         {
  369.                                 OLED_WR_Byte(temp,1);
  370.                         }
  371.                 }
  372.                 OLED_Set_Pos(i*8,7-(high/8));
  373.                 temp=0xff>>(high%8);
  374.                 for(j=0;j<7;j++)
  375.                 {
  376.                         OLED_WR_Byte(temp,1);
  377.                 }
  378.         }
  379. }

  381. void showbar5()//等号指示函数
  382. {                               
  383.   unsigned char i,j,x,p,high,tigh,temp,itemp;
  384.         xdata unsigned char dis_rdata[16];
  385.         for(i=0;i<16;i++)          //读取FFT转换数据
  386.         {
  387.                 float t0=0;
  388.                 t0=sqrt(pow((s[i  ].real+s[i+1].real),2)+pow((s[i  ].imag+s[i+1].imag),2))/2;
  389.                 dis_rdata[i]=(unsigned char)t0;
  390.         }
  391. //        OLED_Display_On();
  392.         for(i=0;i<16;i++)
  393.         {
  394.                 itemp=high=0;
  395.                 itemp=high=dis_rdata[i];
  396. //                high=high/1;
  397.                 for(x=0;x<8;x++)
  398.                 {
  399.                         OLED_Set_Pos(i*8,7-x);
  400.                         temp=0xff;
  401.                         for(j=0;j<8;j++)
  402.                         {
  403.                                 OLED_WR_Byte(temp,1);
  404.                         }
  405.                 }
  406.                 if(high>64)high=64;
  407.                 p=high/8;
  408.                 tigh=high%8;
  409.                 if(p==0)
  410.                 {
  411.                         p=1;
  412.                         temp=~0x80;
  413.                 }
  414.                 else temp=~0x88;
  415.                 for(x=0;x<p;x++)
  416.                 {
  417.                         OLED_Set_Pos(i*8,7-x);
  418.                         for(j=0;j<7;j++)
  419.                         {
  420.                                 OLED_WR_Byte(temp,1);
  421.                         }
  422.                 }
  423.         }
  424. }

  426. /*主函数*/
  427. void main()                                                                    
  428. {
  429.         int N=64,i,k;                                                             //变量初始化，64点FFT运算
  430.         float offset;
  431.         s_time=0;
  432.        
  433.         TMOD=0X01;                                                //定时器开到模式1
  434.         TH0=(65535-10000)/256;                        //设置延时时间
  435.         TL0=(65535-10000)%256;
  436.         TR0=1;                                                        //启动定时器0
  437.         ET0=1;                                                        //开启定时器0中断
  438.         EA=1;                                                        //开启中断
  439.        
  440.         oled_init();  //OLED
  441.         OLED_Clear();
  442.        
  443.         P1ASF=0x01;                                                                      //P10口做AD 使用
  444.         P1M0 = 0x01;                                                //0000，0001用于A/D转换的P1.x口，先设为开漏
  445.         P1M1 = 0x01;                                                //0000，0001 P1.0先设为开漏。断开内部上拉电阻
  446.         ADC_CONTR=0xC8;                                                                 //40.96K采样率
  447.         while(!(ADC_CONTR&0x10));
  448.         offset=((float)ADC_RES*4+(float)(ADC_RESL%0x04)); //ＡＤ结果高８位左移２位，低２位不变，然后相加
  449.         while(1)
  450.         {                if(P3==(P3&0xFE))IAP_CONTR=0x60;               
  451.                         for(i=0;i<N;i++)                                      //采集音频信号
  452.                           {
  453.                                                 ADC_CONTR=0xC8;                                         //40.96K采样率
  454.                                                 while(!(ADC_CONTR&0x10));
  455.                                                         s[i].real=((float)ADC_RES*4+(float)(ADC_RESL%0x04)-offset);//((((int)ADC_DATA-128)/2))*4;
  456.                                                         s[i].imag=0;
  457.                           }
  458.                           FFT(s,N);                        //调用FFT函数进行变换
  459.                         EA=0;
  460.                         if(sb0==0)                        //模式调节按钮控制
  461.                         {
  462.                                 delay(100);
  463.                                 if(sb0==0)
  464.                                 {
  465.                                         while(!sb0);
  466.                                         delay(100);
  467.                                         k+=1;
  468.                                         if(k==6)k=0;
  469.                                 }
  470.                         }
  471.                         if(sb1==0)                        //延时调节按钮控制
  472.                         {
  473.                                 delay(100);
  474.                                 if(sb1==0)
  475.                                 {
  476.                                         while(!sb1);
  477.                                         delay(100);
  478.                                         s_time+=100;
  479.                                         if(s_time==1100)s_time=0;
  480.                                 }
  481.                         }
  482.                         switch(k)                        //显示频谱
  483.                         {
  484.                                 case 0:showbar0();break;                        //延时跳帽函数
  485.                                 case 1:showbar1();break;                        //条形柱函数
  486.                                 case 2:showbar2();break;                        //等号条函数
  487.                                 case 3:showbar3();break;                        //延时跳帽函数取反
  488.                                 case 4:showbar4();break;                        //条形柱函数取反
  489.                                 case 5:showbar5();break;                        //等号条函数取反
  490.                         }
  491.                         EA=1;
  492.                         delay(s_time);//显示延时函数
  493.         }
  494. }

  496. void yp_l()interrupt 1
  497. {
  498.        
  499.         TH0=(65535-10000)/256;                //设置延时时间
  500.         TL0=(65535-10000)%256;
  501. }
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沙发
ID:546014 发表于 2019-10-30 22:14 | 只看该作者
有原理图吗
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板凳
ID:48994 发表于 2021-9-20 14:31 | 只看该作者
感谢分享，正在学习这方面的知识！
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