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基于51單片機(jī)和FFT算法的音頻頻譜分析

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ID:102668 發(fā)表于 2016-1-16 05:15 | 顯示全部樓層 |閱讀模式

  2. #include<STC12C5A60S2.H>
  3. typedef unsigned char uint8;
  4. typedef unsigned int  uint16;
  5. #define  channel  0x01     //設(shè)置AD通道為 P1.0
  6. #define ADC_POWER   (1<<7)
  7. #define ADC_SPEEDHH (0x03<<5)
  8. #define ADC_START   (1<<3)
  9. #define PADCH       (1<<5)
  10. #define ADC_FLAG    (1<<4)
  11. #define P_3 P3 //32列掃描控制
  12. sbit sw=P1^2;//74HC154組切換控制位
  13. //放大128倍后的sin整數(shù)表（128）
  14. 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,
  15.                         105,108,112,114,117,119,121,123,124,125,126,126,126,126,126,
  16.       125,124,123,121,119,117,114,112,108,105,102,98,94,89,85,80,75,
  17.       70,65,59,54,48,42,36,30,24,18,12,6,0,-6,-12,-18,-24,-30,-36,-42,
  18.       -48,-54,-59,-65,-70,-75,-80,-85,-89,-94,-98,-102,-105,-108,-112,
  19.       -114,-117,-119,-121,-123,-124,-125,-126,-126,-126,-126,-126,-125,
  20.       -124,-123,-121,-119,-117,-114,-112,-108,-105,-102,-98,-94,-89,-85,
  21.       -80,-75,-70,-65,-59,-54,-48,-42,-36,-30,-24,-18,-12,-6};
  22. //放大128倍后的cos整數(shù)表（128）
  23. code char COS_TAB[128]={127,126,126,125,124,123,121,119,117,114,112,108,105,102,98,94,
  24.                         89,85,80,75,70,65,59,54,48,42,36,30,24,18,12,6,0,-6,-12,-18,-24,
  25.       -30,-36,-42,-48,-54,-59,-65,-70,-75,-80,-85,-89,-94,-98,-102,
  26.       -105,-108,-112,-114,-117,-119,-121,-123,-124,-125,-126,-126,-126,
  27.       -126,-126,-125,-124,-123,-121,-119,-117,-114,-112,-108,-105,-102,
  28.       -98,-94,-89,-85,-80,-75,-70,-65,-59,-54,-48,-42,-36,-30,-24,-18,
  29.       -12,-6,0,6,12,18,24,30,36,42,48,54,59,65,70,75,80,85,89,94,98,102,
  30.       105,108,112,114,117,119,121,123,124,125,126,126};
  31. //采樣存儲序列表
  32. 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,
  33.                            12,76,44,108,28,92,60,124,2,66,34,98,18,82,50,114,10,74,42,106,26,90,58,
  34.          122,6,70,38,102,22,86,54,118,14,78,46,110,30,94,62,126,1,65,33,97,17,81,49,
  35.          113,9,73,41,105,25,89,57,121,5,69,37,101,21,85,53,117,13,77,45,109,29,93,61,
  36.          125,3,67,35,99,19,83,51,115,11,75,43,107,27,91,59,123,7,71,39,103,23,87,55,
  37.          119,15,79,47,111,31,95,63,127};
  38. uint8 LED[32]={0x80,0x00,0xC0,0x00,0xE0,0x00,0xF0,0x00,
  39.                0xF8,0x00,0xFC,0x00,0xFE,0x00,0xFF,0x00,
  40.                0xff,0x80,0xff,0xC0,0xff,0xE0,0xff,0xF0,
  41.       0xff,0xF8,0xff,0xFC,0xff,0xFE,0xff,0xFF,};
  42. uint8 COUNT=15,COUNT1=0,ADC_Count=0,LINE=15,G=0,T;
  43. uint8 i,j,k,b,p,anum,led=0;               
  44. int Temp_Real,Temp_Imag,temp;                // 中間臨時變量
  45. uint16 TEMP1,max=0;
  46. int xdata Fft_Real[128];
  47. int xdata Fft_Image[128];               // fft的虛部
  48. uint8 xdata LED_TAB2[16];    //記錄 漂浮物 是否需要 停頓一下
  49. uint8 xdata LED_TAB[16];    //記錄紅色柱狀
  50. uint8 xdata LED_TAB1[16];    //記錄 漂浮點(diǎn)
  51. /////////////shop60610364.taobao.com/////////
  52. void FFT()//基2fft
  53. {               
  54.     for( i=1; i<=7; i++)                            /* for(1) */
  55.     {
  56.         b=1;
  57.         b <<=(i-1);                                 //碟式運(yùn)算，用于計算隔多少行計算例如 第一極 1和2行計算
  58.         for( j=0; j<=b-1; j++)                      /* for (2) */
  59.         {
  60.             p=1;
  61.             p <<= (7-i);           
  62.             p = p*j;
  63.             for( k=j; k<128; k=k+2*b)               /* for (3)  */
  64.             {
  65.                 Temp_Real=Fft_Real[k];
  66.     Temp_Imag=Fft_Image[k];
  67.     temp=Fft_Real[k+b];
  68.                 Fft_Real[k]=Fft_Real[k]+((Fft_Real[k+b]*COS_TAB[p])>>7)+((Fft_Image[k+b]*SIN_TAB[p])>>7);
  69.                 Fft_Image[k]=Fft_Image[k]-((Fft_Real[k+b]*SIN_TAB[p])>>7)+((Fft_Image[k+b]*COS_TAB[p])>>7);
  70.                 Fft_Real[k+b]=Temp_Real-((Fft_Real[k+b]*COS_TAB[p])>>7)-((Fft_Image[k+b]*SIN_TAB[p])>>7);
  71.                 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. 結(jié)果已經(jīng)是本值的 1/64              
  72.                 Fft_Real[k] >>= 1;            
  73.                 Fft_Image[k] >>= 1;
  74.                 Fft_Real[k+b] >>= 1;               
  75.                 Fft_Image[k+b] >>= 1;
  76.                                                                               
  77.             }   
  78.         }
  79.     }
  80. for(j=0;j<16;j++)//16分頻           
  81. {                    
  82.   TEMP1=((((Fft_Real[j+1]* Fft_Real[j+1]))+((Fft_Image[j+1]*Fft_Image[j+1])))>>1);//求各頻段幅值
  83.   if(TEMP1<1)TEMP1=0;
  84.   LED_TAB[j]=TEMP1;
  85.   if(LED_TAB[j]>max)max=LED_TAB[j];
  86. }
  87. if(max>16)//分級量化
  88. {
  89.    max/=16;
  90.    for(j=0;j<16;j++)LED_TAB[j]/=max;
  91. }      
  92. }

  94. void delay2us(void)   //2us延時
  95. {
  96.     unsigned char a,b;
  97.     for(b=1;b>0;b--)
  98.         for(a=3;a>0;a--);
  99. }

  101. void Init()
  102. {

  104. //-----------------------------------------------------------------------------------
  105.      P1ASF = 0x02;                 //0000,0010, 將 P1.1 置成模擬口
  106.      AUXR1 &=0xFB;                 //1111,1011, 令 ADRJ=0
  107.   EADC=1;        //AD中斷打開
  108.   ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDHH | ADC_START | channel;//1110 1001   1打開 A/D （ADC_POWER）轉(zhuǎn)換電源；11速度為90周期一次；
  109.                                                       //0中斷標(biāo)志清零；1啟動adc(ADC_START);001AD通道打開（這里為P1.1）;
  110. //-----------------------------------------------------------------------------------

  112.   P2M0=1;
  113.      TMOD=0X12;      
  114.   TH0=0xb0;                                      
  115.   TL0=0xb0;
  116.   TH1=0xfe;              
  117.   TL1=0Xd4;
  118.   ET0=1;            //定時器0 打開
  119.   TR0=0;            //關(guān)閉定時器
  120.   ET1=1;
  121.   TR1=1;
  122.   PT1=0;
  123.   PT0=1;
  124.      IPH=PADCH;
  125.   IP=PADC;        //中斷優(yōu)先級
  126.   EA=1;         //總中斷打開
  127. }
  128. //----------------------------------------------------------------------------------------

  130. void ADC_Finish() interrupt 5
  131. {    ADC_CONTR &= !ADC_FLAG;
  132.      Fft_Real[LIST_TAB[ADC_Count]]=(int)((ADC_RES)<<1)+(ADC_RESL>>1)*2;//按LIST_TAB表里的順序，進(jìn)行存儲采樣值
  133.    if(ADC_Count<=127)ADC_Count++;
  134.    else {EADC=0;TR0=0;}               
  135. }
  136. //---------------------------------------------------------------------------------------
  137. void LED_Display() interrupt 3      //中斷一次顯示一列
  138. {   
  139.   TH1=0xfe;            
  140. TL1=0Xd4;      
  141.     G++;         
  142.     if(G==33)G=1;
  143. switch(G)             //往點(diǎn)陣屏填充一列的數(shù)據(jù)
  144.    {
  145.   case 1:sw=1;anum=LED_TAB[0];P_3=0x00;break;
  146.   case 2:anum=LED_TAB[0];P_3=0x01;break;
  147.   case 3:anum=LED_TAB[1];P_3=0x02;break;
  148.   case 4:anum=LED_TAB[1];P_3=0x03;break;
  149.   case 5:anum=LED_TAB[2];P_3=0x04;break;
  150.   case 6:anum=LED_TAB[2];P_3=0x05;break;
  151.   case 7:anum=LED_TAB[3];P_3=0x06;break;
  152.   case 8:anum=LED_TAB[3];P_3=0x07;break;
  153.   case 9:anum=LED_TAB[4];P_3=0x08;break;
  154.   case 10:anum=LED_TAB[4];P_3=0x09;break;
  155.   case 11:anum=LED_TAB[5];P_3=0x0a;break;
  156.   case 12:anum=LED_TAB[5];P_3=0x0b;break;
  157.   case 13:anum=LED_TAB[6];P_3=0x0c;break;
  158.   case 14:anum=LED_TAB[6];P_3=0x0d;break;
  159.   case 15:anum=LED_TAB[7];P_3=0x0e;break;
  160.   case 16:anum=LED_TAB[7];P_3=0x0f;break;
  161.   case 17:sw=0;anum=LED_TAB[8];P_3=0x00;break;
  162.   case 18:anum=LED_TAB[8];P_3=0x10;break;
  163.   case 19:anum=LED_TAB[9];P_3=0x20;break;
  164.   case 20:anum=LED_TAB[9];P_3=0x30;break;
  165.   case 21:anum=LED_TAB[10];P_3=0x40;break;
  166.   case 22:anum=LED_TAB[10];P_3=0x50;break;
  167.   case 23:anum=LED_TAB[11];P_3=0x60;break;
  168.   case 24:anum=LED_TAB[11];P_3=0x70;break;
  169.   case 25:anum=LED_TAB[12];P_3=0x80;break;
  170.   case 26:anum=LED_TAB[12];P_3=0x90;break;
  171.   case 27:anum=LED_TAB[13];P_3=0xa0;break;
  172.   case 28:anum=LED_TAB[13];P_3=0xb0;break;
  173.   case 29:anum=LED_TAB[14];P_3=0xc0;break;
  174.   case 30:anum=LED_TAB[14];P_3=0xd0;break;
  175.   case 31:anum=LED_TAB[15];P_3=0xe0;break;
  176.   case 32:anum=LED_TAB[15];P_3=0xf0;break;
  177.      
  178.   }
  179.     for(led=0;led<=anum;led++)     //遞增
  180.       { P0=LED[2*led+1];
  181.      P2=LED[2*led];
  182.      delay2us();
  183.    
  184.    }           //遞減
  185.     for(;led>=0;led--)
  186.       { P0=LED[2*led+1];
  187.      P2=LED[2*led];
  188.      delay2us();
  189.    }
  190. }
  191. //------------------------------------------------------------------------------------------------------------
  192. void Ad_Control() interrupt 1      //控制采樣率
  193. {
  194. ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDHH| ADC_START | channel;  //開始AD采集
  195. }
  196.          
  197. //===============================================================================================================
  198. void main()
  199. {
  200.     uint8 i;
  201.   Init();
  202. while(1)
  203. {  
  204.   ADC_Count=0;
  205.   TR0=1;
  206.   EADC=1; //開啟定時器中斷0，開啟ADC
  207.   while(ADC_Count<128);
  208.         for(i=0;i<128;i++)
  209.         {
  210.          Fft_Image[i]=0;
  211.         }
  212.   FFT();//FFT運(yùn)算并轉(zhuǎn)換為各頻段幅值        
  213.   
  214. }
  215. }
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ID:376558 發(fā)表于 2018-7-21 12:54 | 顯示全部樓層
其中有一個頭文件定義#include<STC12C5A60S2.H>，樓主能否分享一下啊，萬分感謝
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ID:141273 發(fā)表于 2018-9-30 11:56 | 顯示全部樓層
噪音太大如何解決
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ID:1087921 發(fā)表于 2023-7-10 07:39 | 顯示全部樓層
學(xué)習(xí)一下代碼。
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ID:1087921 發(fā)表于 2023-7-10 07:45 | 顯示全部樓層
ADC采樣率是多少？測試的頻率范圍為多少？
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ID:93929 發(fā)表于 2023-7-10 20:55 | 顯示全部樓層
有電路圖嗎？
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ID:1085441 發(fā)表于 2023-7-11 00:00 | 顯示全部樓層
我用STC51單片機(jī)做過一個50Hz的FFT，時鐘頻率用到33M，感覺都勉強(qiáng)。
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