音频频谱柱状显示电路设计讲解

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led音乐频谱显示课程设计

led音乐频谱显示课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解LED音乐频谱显示的原理，掌握基础电子元件的功能和使用方法。

2. 学生能掌握编程控制LED灯亮灭的基本技巧，了解与音乐频谱显示相关的编程知识。

3. 学生能够解释简单电路的工作原理，并了解如何将其与音乐信号相结合。

技能目标：1. 学生能够设计并搭建简单的LED音乐频谱显示装置，进行功能测试和调试。

2. 学生通过实践操作，掌握使用编程软件对LED音乐频谱进行编程控制的能力。

3. 学生能够通过团队合作，解决在制作过程中遇到的技术难题。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对电子技术和编程的兴趣，激发创新思维和探索精神。

2. 学生在团队协作中，学会相互尊重、支持和沟通，培养合作精神。

3. 学生能够认识到科技在音乐领域的应用，提高对科技与艺术融合的认识，培养审美情趣。

本课程针对初中年级学生，结合电子技术和编程知识，以实践性、趣味性和创新性为特点。

在教学过程中，注重培养学生的动手能力、逻辑思维和团队协作能力，使学生在实践中掌握知识，提高技能，培养良好的情感态度价值观。

通过分解课程目标为具体的学习成果，为教学设计和评估提供明确方向。

二、教学内容1. 电子元件基础知识：讲解电阻、电容、二极管、三极管等基础电子元件的功能和用途，结合教材相关章节，让学生了解电子元件在电路中的作用。

2. LED灯特性与应用：介绍LED灯的基本特性，如亮度、颜色、电压等，并讲解其在音乐频谱显示中的应用。

3. 电路原理与设计：教授简单电路的搭建方法，分析音乐频谱显示电路的原理，指导学生设计符合需求的电路图。

4. 编程知识：结合教材，教授Arduino编程基础知识，如变量、循环、条件语句等，并讲解如何利用编程控制LED灯的亮灭。

5. 音乐信号处理：介绍音乐信号的特点，如何从音频信号中提取频谱信息，以及如何将频谱信息与LED灯亮度对应起来。

6. 实践操作：安排学生进行分组实践，每组设计并搭建一个LED音乐频谱显示装置，通过编程和调试，实现音乐频谱的实时显示。

音频频谱柱状显示电路设计讲解

R3=2R1=7R2
f
0
1
2
R1R2 R1R2R3C2
Av=1,Q=1.5 R3=2R1=7R2
若取R1=1kΩ；R2=280 Ω; R3=2k Ω
f C C 0 2 110 1 20 0 8 2 20 0 0 8 02 0 0 0 6 .1 2 05 81 6 1 6 2 0 0 2 8 20 .7 C 4 1 0 60
对于AV=1;Q=3的无限增益多路反馈二阶有源带通滤波器，根据上述公式可得：
R3=2R1=34R2
若取R2=62Ω;R1=1KΩ;R3=2kΩ 有：C=0.466/f0 (uF)
二、LED条状显示部分
• 直观地显示某个频率成分幅度的大小。 • 幅度大，LED亮的多。
幅
度
幅
小
度
大
LED条状显示驱动原理
4
C2 R2
2 3 GND
U1 A 1
OUT
LM35 8
8
GND
+12 V
二阶有源带通滤波器电路与幅频特性曲线
R1 IN
C1
-1 2 V R3
4
C2 R2
2 3 GND
U1 A 1
OUT
LM35 8
8
GND
+12 V
f
0
1
2
R1R2 R1R2R3C2
AV

R3 2 R1
f
Q 0 BW
Q=1.5 f0=1.5BW 中心频率f0 Av=1 R3=2R1
• 要想知道某个时刻信号中所含某个频点的分量的多少，就需要从合成信号中将这个频率点的信号分离出来进行测量并显示。

用51单片机实现电脑音频信号的频谱显示(在LCD上显示)

如何用51单片机实现音频信号的频谱显示（在LCD上显示）思路：外来音频信号经过51单片机，在单片机中进行频谱分析，并将结果显示在LCD(12864或1602)上要求：频谱显示如同千千静听播放音乐时的频谱显示希望各位高手能给出详细的解决方案，感激。

51做FFT有些困难，可以使用增强型（RAM）的51机子进行参考程序：#include<STC12C5A.H>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define channel 0x01 //设置AD通道为 P1.1//---------------------------------------------------------------------sbit SDA_R=P1^2;sbit SDA_R_TOP=P1^3;sbit SDA_G=P1^4;sbit SDA_G_TOP=P1^5;sbit STCP=P1^6;sbit SHCP=P1^7;//---------------------------------------------------------------------//----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------//放大128倍后的sin整数表（128）code char SIN_TAB[128] = { 0, 6, 12, 18, 24, 30, 36, 42, 48, 54, 59, 65, 70, 75, 80, 85, 89, 94, 98, 102,105, 108, 112, 114, 117, 119, 121, 123, 124, 125, 126, 126, 126, 126, 126, 125, 124, 123, 121, 119, 117, 114, 112,108, 105, 102, 98, 94, 89, 85, 80, 75, 70, 65, 59, 54, 48, 42, 36, 30, 24, 18, 12, 6, 0, -6, -12, -18, -24, -30,-36, -42, -48, -54, -59, -65, -70, -75, -80, -85, -89, -94, -98, -102, -105, -108, -112, -114, -117, -119, -121,-123, -124, -125, -126, -126, -126, -126, -126, -125, -124, -123, -121, -119, -117, -114, -112, -108, -105, -102,-98, -94, -89, -85, -80, -75, -70, -65, -59, -54, -48, -42, -36, -30, -24, -18, -12, -6 };//放大128倍后的cos整数表（128）code char COS_TAB[128] = { 127, 126, 126, 125, 124, 123, 121, 119, 117, 114, 112, 108, 105, 102, 98, 94,89, 85, 80, 75, 70, 65, 59, 54, 48, 42, 36, 30, 24, 18, 12, 6, 0, -6, -12, -18, -24, -30, -36, -42, -48, -54, -59,-65, -70, -75, -80, -85, -89, -94, -98, -102, -105, -108, -112, -114, -117, -119, -121, -123, -124, -125, -126, -126, -126, -126, -126, -125, -124, -123, -121, -119, -117, -114, -112, -108, -105, -102, -98, -94, -89, -85, -80,-75, -70, -65, -59, -54, -48, -42, -36, -30, -24, -18, -12, -6, 0, 6, 12, 18, 24, 30, 36, 42, 48, 54, 59, 65, 70,75, 80, 85, 89, 94, 98, 102, 105, 108, 112, 114, 117, 119, 121, 123, 124, 125, 126, 126 };//采样存储序列表code char LIST_TAB[128] = { 0, 64, 32, 96, 16, 80, 48, 112,8, 72, 40, 104, 24, 88, 56, 120,4, 68, 36, 100, 20, 84, 52, 116,12, 76, 44, 108, 28, 92, 60, 124,2, 66, 34, 98, 18, 82, 50, 114,10, 74, 42, 106, 26, 90, 58, 122,6, 70, 38, 102, 22, 86, 54, 118,14, 78, 46, 110, 30, 94, 62, 126,1, 65, 33, 97, 17, 81, 49, 113,9, 73, 41, 105, 25, 89, 57, 121,5, 69, 37, 101, 21, 85, 53, 117,13, 77, 45, 109, 29, 93, 61, 125,3, 67, 35, 99, 19, 83, 51, 115,11, 75, 43, 107, 27, 91, 59, 123,7, 71, 39, 103, 23, 87, 55, 119,15, 79, 47, 111, 31, 95, 63, 127};uchar COUNT=0,COUNT1=0,ADC_Count=0,LINE=15,G,T;uchar i,j,k,b,p;int Temp_Real,Temp_Imag,temp; // 中间临时变量uint TEMP1;int xdata Fft_Real[128];int xdata Fft_Image[128]; // fft的虚部uchar xdata LED_TAB2[64]; //记录漂浮物是否需要停顿一下uchar xdata LED_TAB[64]; //记录红色柱状uchar xdata LED_TAB1[64]; //记录漂浮点void Delay(uint a){while(a--);}void FFT(){ //uchar X;for( i=1; i<=7; i++) /* for(1) */{b=1;b <<=(i-1); //碟式运算，用于计算隔多少行计算例如第一极 1和2行计算，，第二级for( j=0; j<=b-1; j++) /* for (2) */{p=1;p <<= (7-i);p = p*j;for( k=j; k<128; k=k+2*b) /* for (3) 基二fft */{Temp_Real = Fft_Real[k]; Temp_Imag = Fft_Image[k]; temp = Fft_Real[k+b];Fft_Real[k] = Fft_Real[k] +((Fft_Real[k+b]*COS_TAB[p])>>7) + ((Fft_Image[k+b]*SIN_TAB[p])>>7);Fft_Image[k] = Fft_Image[k] -((Fft_Real[k+b]*SIN_TAB[p])>>7) + ((Fft_Image[k+b]*COS_TAB[p])>>7);Fft_Real[k+b] = Temp_Real -((Fft_Real[k+b]*COS_TAB[p])>>7) - ((Fft_Image[k+b]*SIN_TAB[p])>>7);Fft_Image[k+b] = Temp_Imag + ((temp*SIN_TAB[p])>>7) - ((Fft_Image[k+b]*COS_TAB[p])>>7);// 移位.防止溢出. 结果已经是本值的 1/64Fft_Real[k] >>= 1;Fft_Image[k] >>= 1;Fft_Real[k+b] >>= 1;Fft_Image[k+b] >>= 1;}}}// X=((((Fft_Real[1]*Fft_Real[1]))+((Fft_Image[1]*Fft_Image[1])))>>7);Fft_Real[0]=Fft_Image[0]=0; //去掉直流分量// Fft_Real[63]=Fft_Image[63]=0;for(j=0;j<64;j++){TEMP1=((((Fft_Real[j]*Fft_Real[j]))+((Fft_Image[j]*Fft_Image[j])))>>1);//求功率if(TEMP1>1)TEMP1--;else TEMP1=0;if(TEMP1>31)TEMP1=31;if(TEMP1>(LED_TAB[j]))LED_TAB[j]=TEMP1;if(TEMP1>(LED_TAB1[j])){ LED_TAB1[j]=TEMP1;LED_TAB2[j]=18; //提顿速度=12}}}void Init(){//-----------------------------------------------------------------------------------P1ASF = 0x02; //0000,0010, 将 P1.1 置成模拟口AUXR1 &=0xFB; //1111,1011, 令 ADRJ=0EADC=1; //AD中断打开ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDHH | ADC_START | channel;//1110 1001 1打开 A/D （ADC_POWER）转换电源；11速度为70周期一次；//0中断标志清零；1启动adc(ADC_START);001AD通道打开（这里为P1.1）;//-----------------------------------------------------------------------------------P2M0=1;P0M0=1;TMOD=0X12;TH0=0x30; //大约20K的采样率（要完整频段需40K以上。

单片机实现音乐频谱

还省去了部分限流电阻,食人鱼 LED 有四个引脚，便于手工焊接，大量减少跳线。
图二 MCU 部分的原理图
）（灯吸呼键摸触
色：：：颜
图三点阵驱动电路图 (三) 编程思路
1) 在主函数中，单片机通过 AD 对音频数据采样，然后存放到数据缓存区进行预处理，完成 AD 滤波处理，自动增益控制信息扫描以及其他信息处理。接着，将缓存区数据送入快速傅立叶变换（FFT）处理子函数进行运算。处理完后，从缓存区取出运算结果，根据得到幅值计算出点阵的显示数据，并存储到显示缓存区。
a) 采用 USB 接口供电，并且对 USB 接口进行了扩展。在没有额外占用电脑主机 USB 接口情况下，随时随地给系统供电；
b) 加入了触摸键设计，以及震动反馈。当触摸键响应时有震动反馈，及声光提示，如今很多触屏手机也有这种时尚设计;
c) 加入 ThinkPad 笔记本上的经典呼吸灯指示设计。如夏日里的萤火虫，一闪一闪亮晶晶，不仅有趣还能指示系统工作状态；
好的声音效果，其各段频率成分应该有一定的比例，录音的时候，录音师操作调音台就可以使各段频率的成分得到调整。由于各种乐器的基频高低是不同的，所以，也可以使各种乐器之间的声音比例得到调整，常见的是把频率由低至高分成 5 段或 7 段、10 段或 15 段，有经验的录音师或音乐家能听出哪里（哪个频率段）“空”了，即这个频段弱。哪里“鼓了个包”，即这个频段过强。通过均衡器可以把这些予以弥补。又因为每个人对音乐中频率分布的欣赏标准是不同的，因此，各位录音师掌握的尺度也不同，显示出各自的风格。
小贴士（1）：根据 STC12A32S2 单片机的资源情况，最多只有 1280B RAM，我们取 64 点的 FFT 就可以满足要求，还

基于FPGA的音频频谱显示器设计与仿真

题目：基于FPGA的音频频谱显示器设计与仿真目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)2 设计原理和方法 (2)2.1 基本原理 (2)2.2 频谱简介 (2)2.3 ADC数据采样 (3)2.4 频谱分析原理 (3)2.4.1 频谱分析方法比较 (3)2.4.2 FFT算法 (4)3 电路单元模块设计 (5)3.1 ADC0809及其功能 (5)3.2 A/D转换采集控制模块 (6)3.3 FFT算法模块 (7)4 音乐频谱显示器的Quartus仿真 (10)4.1 A/D转换采集控制仿真 (10)4.2 FFT算法模块的仿真 (10)5 总结与体会 (11)6 参考文献 (12)附录 (13)摘要本文介绍了一种采用单片FPGA芯片进行音乐频谱显示器的设计方法，并给出了所涉及的相关知识的详细介绍，主要阐述如何使用新兴的EDA器件取代传统的电子设计方法，利用FPGA的可编程性，简洁而又多变的设计方法，缩短了研发周期，提高了显示器的性能。

本设计对音乐频谱显示器的一些基本功能，如：AD转换、数据采样、FFT算法、点阵显示等做了详细说明。

主要包括采用了FPGA 芯片，使用VHDL语言进行编程，使其具有了更强的移植性，更加利于产品升级。

关键词：VHDL；AD转换；QuartusⅡ；FPGAAbstractThis article describes the design method of a single FPGA chip music spectrum display, and gives details of the knowledge involved, mainly on how to use emerging EDA devices replace the traditional electronic design, the use of the FPGA canprogramming, a concise and changing design methods, to shorten the development cycle, improve the performance of the display. The design of the music spectrum display some basic functions, such as: AD conversion, data sampling, FFT algorithm, dot-matrix display, and so do the detailed instructions. The main FPGA chip, using VHDL language programming, it has more portability, more conducive to product upgrades.Keywords: VHDL; AD conversion; Quartus Ⅱ; the FPGA1 绪论音乐频谱显示是将音乐产生的信号强度按频率顺序展开，使其成为频率的函数，并考察变化规律，并且按一定的频率范围在16*16LED点阵上显示出来。

音频信号频谱显示器课程设计

1 设计任务描述1.1设计题目：音频信号频谱显示器1.2 设计要求：（1）设计可显示音频信号频谱的电路，并用LED发光指示。

（2）设计指标1、输入信号电压范围（峰-峰值）：100mV～5V；2、输入信号包含的频率成分范围：1kHz～10kHz；3、频率分辨力：1kHz（可正确测量被测信号中，频差不小于1kHz 的频率分量的幅值）。

1.2.1 设计目的通过综合运用低频电子技术知识，进行实际电子系统的设计、安装和调测，以加深对低频电子电路基本知识的理解，提高综合应用知识的能力、分析解决问题的能力和电子技术实践技能，初步培养研制实用电子系统的能力，为今后从事本专业相关工程技术工作打下坚实基础。

1.2.2 基本要求（1）进行方案的论证，给出原理框图。

（2）设计单元电路的原理图，完成基本理论计算。

（3）画出整机电路图。

（4）撰写符合设计要求的报告一份。

∶2系统设计2.1概述本文根据要求设计音频信号谱显示电路。

本文从以下三方面来完成音频信号谱显示电路的设计。

本电路由三部分组成。

第一部分是电压跟随器；第二部分是带通滤波器；第三部分是LED 灯柱的驱动部分。

根据要求信号输入电压（0.1V —5V ）比较大，无须再放大，但直接接信号源接入滤波电路可能会因为电路的不稳定造成滤波的效果差。

所以在带通滤波前加入一个电压跟随器来稳定电路。

根据要求输入频率是1KHZ —10KHZ ，且频率分辨率为1KHZ ，故设计9个并联的不同的带通滤波器，频宽为1KHZ 。

其后各串联一个LED 灯柱。

该LED 灯柱有六个发光二极管，每个发光二极管都串上电压比较器，其电压比较器的电压中的值分别为0—5V ，间隔为1V 。

以不同的电压来区分频谱的大小。

同时还在二极管上还串联一个保护二极管的电阻使其电流不超过8mA 。

2.2方案论证音频信号频谱显示器因其自身的众多优点，目前在很多领域都有着广泛的涉及。

此仪器是基于频谱分析仪制作而成，不仅能够直观的显示信号输入状况，而且在美学方面给予人们美好的视觉享受和音乐的动感。

基于增强型8051单片机的音乐频谱显示器的设计

基于增强型8051单片机的音乐频谱显示器的设计【摘要】该系统采用增强型8051单片机STC12C5A60S2为主控制器，通过单片机内置的ADC对音频信号进行采样、量化，然后通过快速傅里叶变换运算，在频域计算出音频信号各个频率分量的功率，最后通过双基色LED单元板进行显示。

该方案具有电路结构简洁，开发、生产成本低的优点。

【关键词】单片机;FFT;频谱显示一、引言本文介绍的音乐频谱显示器可对mp3、手机、计算机输出的音乐信号进行实时的频谱显示。

系统采用增强型8051单片机STC12C5A60S2为主控制芯片，通过单片机内置的ADC对音频信号进行采样，把连续信号离散化，然后通过快速傅里叶变换（FFT）运算，在频域计算出音频信号各个频率分量的功率，最后通过双基色LED单元板进行显示。

在显示的频率点不多的情况下，本系统比采用DSP或ARM作为主控制芯片的设计方案具有电路结构简洁，开发、生产成本低的优点。

二、系统设计该系统由音频信号预处理电路、单片机STC12C5A60S2控制电路、LED频谱显示电路等部分组成。

图l为系统整体设计原理框图。

图1 系统整体设计原理框图系统各组部分的功能：（1）音频信号预处理电路主要对输入的音频进行电压放大和电平提升。

（2）单片机STC12C5A60S2控制电路采用内置的ADC对音频信号进行采样量化，然后对量化后的音频数据采用FFT算法计算其频谱值，再将各频谱值进行32级量化。

（3）LED频谱显示电路在单片机的控制下，负责将FFT计算得到的音频信号的各个频点的大小进行直观显示。

1.音频信号预处理电路图2 音频信号预处理电路音频信号预处理电路见图2所示，对输入的音频进行电压放大和电平提升。

手机、计算机输出的音频信号Vin经过RP1进行电压调节后，经集成运放LMV358反相放大10倍（Av=-R3/R2=-10），提高系统的灵敏度。

选用单电源供电的运放LMV358，一方面可以简化系统电源电路的设计，直接采用系统的+5V供电即可;另一方面其输出端静态电压为VCC/2，即2.5V。

五色LED音乐频谱详细制作文件

五色LED音乐频谱长时间没有搞电子制作了，感觉思维有些退化了，但是又不能整天闲着，于是只能进行小补搞搞别人搞过的东西，玩玩山寨。

如图所示，这个东西一直是大家比较喜欢的，我们用电脑音乐播放器播放音乐时就喜欢看上面随音乐而跳动的竖条，一跳一跳的，很酷。

当然，这个作品我不是首创，国内有很多人都有成功的作。

在此说明一下，我个人感觉比较有趣，于是自己也研究一下原理，然后也做出来一个。

好了，不多废话，来看看俺的版本。

如图所示，正面看仅是一个LED显示屏，从左到右分别由黄、红、绿、蓝和粉红这5种不同颜色组成的5条光柱，电路的控制部分在后面的一层洞洞板上，然后用铜柱子把前后两层洞洞板固定起来，这样整体上看就彼为干净利落，而且音乐频谱还能直接立起来，方便正面的观看。

程序还加入了自动增益，能根据音量调节的大小而改变光柱的高度，从而不会出现满屏或者不亮的情况。

制作！看电路图：+5V 0.1uF+5V 100uF元器件列表：STC12C5A 60S2 单片机一块 12*18cm 洞洞板两块黄、红、绿、蓝、粉红草帽LED 各11个（可根据个人爱好而选择） 3.5mm 的音频插头一个一分二音频线一个 24MHZ 晶振一个 30PF 电容两个 40脚单片机插座一个 470欧贴片电阻11个排插若干铜柱子 4个并排8针的杜邦线两条下面我进行图文详细的介绍，懒惰者可以直接看图，跳过文字的说明，因为图片已经说明一切了。

首先，我们要在12*18cm的洞洞板上焊接上LED灯，因此要先前量度好板子，合理分配每个LED灯的焊接位置，每一竖的光柱为11个，总共有5竖，经过分配后就可以焊接上LED，如图所示，先焊接黄色LED发光二极管，逐个放上LED灯在洞洞板上，然后在背面用焊锡固定好，引脚不要剪去，到后面还有用，焊接后就如图所示。

我的淘宝店：我的博客地址：/new/haorongwu先焊接好11个黄色的LED灯，每个LED灯的距离大概洞洞板5个洞的距离，我选用的是12*18cm的洞洞板，要根据你选用的洞洞板从而平均分配焊接位置，焊接好一竖的LED 后就如图所示，这些都不难完成的，要注意的是焊接LED的时候，最好用一只手指按住LED 的草帽位置，然后用焊锡在背面焊接上固定，这样就可以避免焊接出来的LED灯歪曲了。

基于单片机的音频频谱显示器设计说明

目次1 绪论-----------------------------------------------------------12 系统功能-------------------------------------------------------13 系统设计-------------------------------------------------------2 3.1 主控单元----------------------------------------------------2 3.2 STC12C5A60S2 系列单片机单片机的A/D转换器-------------------10 3.3 STC12C5A60S2 系列单片机单片机的I/O口结构-------------------113.4 频谱显示单元-----------------------------------------------144 音频频谱显示相关问题-------------------------------------------16 4.1 频谱及频谱显示---------------------------------------------164.2 FFT运算规则及编程思想--------------------------------------175 总结-----------------------------------------------------------22 参考文献-------------------------------------------------------24 致-----------------------------------------------------------23 附录A 源程序-------------------------------------------------25 附录B 系统电路图---------------------------------------------321 绪论随着电子技术的进步发展在功率放大器的设计上功能也不断更新。

手把手教你用51单片机DIY音乐频谱显示_稿件 - V3

呼
吸
触
摸
键
灯
（
图二
）
MCU 部分的原理图
颜
：
：
：
色
图三 (三) 编程思路 1)
点阵驱动电路图
在主函数中，单片机通过 AD 对音频数据采样，然后存放到数据缓存区进行预处理，完成 AD 滤波处理，自动增益控制信息扫描以及其他信息处理。接着，将缓存区数据送入快速傅立叶变换（FFT）处理子函数进行运算。处理完后，从缓存区取出运算结果，根据得到幅值计算出点阵的显示数据，并存储到显示缓存区。在中断函数中，根据显示缓冲区的内容对点阵显示屏进行实时刷新点亮。
根据傅立叶分析，任何声音可以分解为数个甚至无限个正弦波，而它们往往又包含有无数多的谐波分量。而它们又往往是时刻在变化着。所以一个声音的构成其实是很复杂的。将声音的频率分量绘制成曲线，就形成了频谱。对频谱进行分析的仪器就是频谱分析仪，早期频谱仪都是模拟分析的。频谱仪的原理就是将声音
信号通过一系列不同中心频率的模拟带通滤波器。每个带通滤波器相当于一个共振电路，其特性由中心频率（步进的）、频带宽度及响应时间表示。在声音信号通过滤波器后，经过平方检波器，并进行平均之后，在每个频率上测定所传输的功率，从而得到信号的频谱。然而，传统的频谱仪受到滤波器性能的制约，因为模拟电路本身的特性所局限，滤波器的带宽和响应时间成反比，也就是说模拟滤波器的频率分辨力与时间分解能力之间存在矛盾。因为频谱仪所测量的往往都是非稳态声，一般来说，都是使用若干个滤波器来覆盖整个频率范围，并将信号同时并联地输入到这些滤波器上去。或者使用中心频率能够从低到高连续变化的滤波器。随着科学技术的不断进步，现在我们所使用的基本不再是那些笨重而不准确的模拟仪器的频谱仪，取而代之的是基于处理器的软件分析法。它分析的数据来源其实是经过了 ADC（模数转换器件）转换后得出的数字信号，所以频谱仪软件所测量的信号准确度，很大程度取决于数模转换电路的性能。比起模拟滤波器，数字滤波器应该要更加迅速和精确。 2) 你问：那什么是均衡器和音乐频谱显示？在我们欣赏音乐的过程中有什么样的作用？我答：对于录音棚等专业级别的音乐制作来说，通常都需要对录制的音频信号进行频谱分析来辅助音频的加工制作。当然对于我们普通的爱好者来说，不需要那么精确的频谱分析，我们更多的是用来略显音乐节奏，美化环境，增添气氛。于是，大多数的音乐播放软件(如图一)，手机，mp3，高档的音箱设备等，都有了音乐频谱显示。

基于ARM的音频频谱显示器的设计

基于ARM的音频频谱显示器的设计段丽娜【摘要】详细介绍了一种基于 ARM 的音频频谱显示系统的实现，整个音频显示系统包括音频信号采集、音频信号处理以及音频信号转换后的显示等功能。

在设计中综合了声音采集、ARM技术及FFT算法，构建了一个实时采集的频谱显示系统，可以应用于各种需要对声音进行采集和分析的场合。

其中，硬件系统主要包括声音信号的采集与处理、最小系统、电源和显示模块；而软件系统则是将ADC 转换的数据通过FFT算法后显示在LCM12864显示器上。

测试结果表明，该系统具有较好的实时性和准确性。

%The paper introduces an implementation of the audio spectrum display system based on ARM in detail. The audio display system includes an audio signal acquisition, the audio signal processing and the audio signal display after conversion. In the design, a combination of sound collection, ARM technology and FFT algorithm build a real-time acquisition of spectrum display system, which can be applied to a varietyof occasion in which sound capture and analyze are needed. The hardware system mainly includes the sound signal acquisition and processing, the smallest system, power supply and display module. The software system is to make the ADC conversion data display on LCM12864 after FFT algorithm. Test results show that the system has good real-time performance and accuracy.【期刊名称】《微型机与应用》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】3页(P22-24)【关键词】音频;频谱显示;FFT;ARM【作者】段丽娜【作者单位】华中科技大学武昌分校，湖北武汉 430064【正文语种】中文【中图分类】TP368.1本文设计了基于SONiX公司的ARM Cortex-M0 SN32F700的音频频谱显示器，采用性价比较高的Cortex-M0 SN32F700实现对音频频谱的分析处理，取代了传统使用纯硬件滤波器或专用数字处理芯片DSP来实现的方法，具有较高的实用价值。

DSP课程设计-音频信号频谱分析

CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGYDSP课程设计题目：DSP——音频信号频谱分析学生姓名：学号：班级: 10-02专业：电子信息工程指导教师：肖鸿实习起止时间: 2013年1月7日至2014年1月18日音频信号频谱分析摘要在当今的数字化时代背景下，DSP已成为通信、计算机、消费类电子产品等领域的基础器件，是集成电路中发展最快的电子产品，并成为电子产品更新换代的决定因素。

DSP芯片已经被广泛地应用于当今技术革命的各个领域，而且DSP 技术也正以极快的速度被应用在通信、电子系统、信号处理系统等许多领域中。

本次课程设计介绍了音频信号频谱分析的原理以及其所涉及的硬件结构和软件设计，该设计是基于TMS320C5416DSP芯片的音频信号频谱分析的设计系统的主要功能对语音信号进行采样滤波后FFT变换，并用采集的音频信号进行频谱分析，FFT算法采用TLC320AIC23编写DSP程序实现。

然后通过LCD观察其频谱分布。

关键词：DSP；音频信号；频谱分析；FFT；LCD目录1 绪论 (1)1.1 选题背景 (1)1.2 设计要求 (1)2 系统总硬件设计方案 (2)2.1 硬件系统框图 (2)2.2 TLV320AIC23芯片简介 (2)2.3 TMS320C5416DSP芯片 (3)2.4 12864 LCD (3)3 系统模块设计 (4)3.1 语音信号采集模块 (4)3.2 语音信号处理模块 (8)3.3 LCD显示模块 (9)4 设计结果显示 (9)5 设计心得 (11)参考文献 (12)附录设计程序 (13)1 绪论1.1 选题背景目前，在微电子技术发展的带动下，DSP芯片的发展日新月异，DSP的功能日益强大，性能价格比不断上升，开发手段不断改进。

DSP芯片已经完全走下了“贵族”的圣坛。

DSP芯片已经在通信与电子系统、信号处理系统、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗、家用电器、电力系统等许多领域中得到了广泛的应用，而且新的应用领域在不断地被发掘。

音乐频谱显示套件制作说明

音乐频谱显示套件制作说明区分贴片发光二极管的正负极从背面观察发光二极管，可以看到如下形式在音乐频谱套件PCB 上，对应的发光二极管安装位置正负极如下找出集成电路的第一脚找单片机STC12C5A32S2 的第一脚将单片机如下摆放将PCB 如下摆放集成电路8002和LM358为相同的封装结构，在此统一说明：从正面观察集成电路把STC12C5A32S2 单片机以这个方向放上去焊接建议首先焊接顺序：从U3 → U2 → 贴片电阻 → 贴片电容 → U1 → USB 插座→ S1 ，这些焊接好后，可以先测量USB 插座上的正负极之间的电阻大小，看看是否有短路。

背面焊接完成后，正面的发光二极管可以从下往上一行一行进行焊接，最下面一行有数字，指示每一列对应的频率点。

焊接完最下面一行后，可以通电并接入音频信号，看看最下面一行发光二极管是否在闪烁，如果开始闪烁，说明差不多已经制作成功了，剩下的就是慢慢一点一点的将剩下的发光二极管焊接完成了。

开关Ｓ１的有两个功能：１：短按一次，测试发光二极管。

2：长按S1三秒以上，可以切换声道来源。

这时可以看见出现一个箭头指示选择左右声道.还是使用S1短按进行选择，确认选择后，长按S1保存，退出。

元件清单：下面附上贴片元件焊接简明教程1、尽量选择0.6mm焊锡丝63%焊锡量，选用25W或35W的尖头或刀头电烙铁进行焊接。

4、贴片元件的焊接方法图解。

可以先在一个焊盘上镀上锡，然后用镊子拾取元件放上元件的一头。

镊子夹持元件的同时，焊接上镀锡的这一头，在看看是否放正了，如果位置正确，最后再焊接另外一端，若不正，重新进行焊接。

5.贴片LED的正负极区分如图。

绿点对电路板上的粗线端那边，LED的焊接时间不能太长，容易损坏LED。

6.贴片IC的焊接，焊接IC芯片时，用镊子小心的将芯片放到PCB上，使其与焊盘对齐，且要保证芯片的放置方向正确，用工具按住芯片，烙铁头蘸上少量的焊锡，焊接两个对角位置的引脚，使芯片固定不能移动，然后重新检查芯片的位置是否正确良好，可进行调整后重新焊好。

基于Arduino的音乐频谱显示器方案概述

【方案概述】在家庭影院、卡拉OK等音响系统中，实时显示音乐信号的频谱将为音乐系统增添不少色彩。

这里采用Arduino来实现这一效果，具体系统设计原理图如图1：整个系统分前端放大、ADC采集转换、FFT频谱计算、LED点阵驱动四部分组成。

下面分不分对各个不分进行说明：1.前端放大电路直接从电脑音频孔取出的音频信号是个交流信号，电压幅值约100mv~500mv左右，而ADC只能采样正电压，为了充分利用ADC的采样精度，需要将音频信号放大并叠加一个直流分量（有点类似数字示波器的前端电路），在设计中我直接用了一个音频集成功放LM386，原理图如下（参数以网上实际参数为准）：测试从386的5脚取出信号，刚好有2.5V的直流电压，另外放大倍数约20倍。

2.ADC采样直接接入atmega8的模拟输入端即可。

这里要注意采样频率，按照采样定理，采样频率要大于信号频率的两倍，这些上课时大家都学过，就不展开了。

而我们音频信号频率范围在20Hz~20kHz之间，按照最大的频率来算，要求ADC 采样频率不得小于40kHz。

在Arduino的教程中介绍其ADC完成一次采样转换的时间要100μ秒，约10K的采样率，不符合上述对音频信号采样最低频率的要求，在网上找到解决办法如下：复制内容到剪贴板代码:#define FASTADC 1// defines for setting and clearing register bits#ifndef cbi#define cbi(sfr, bit) (_SFR_BYTE(sfr) &= ~_BV(bit))#endif#ifndef sbi#define sbi(sfr, bit) (_SFR_BYTE(sfr) |= _BV(bit))#endif//。

//在setup()函数中添加#if FASTADC//set prescale to 16sbi(ADCSRA,ADPS2) ;cbi(ADCSRA,ADPS1) ;cbi(ADCSRA,ADPS0) ;#endif如此转换频率理论达到60K左右，添加一些其他处理代码后测试得到的一次采样率约为48K，符合要求。