Графический анализатор спектра ардуино

Анализатор-визуализатор спектра аудио сигнала на базе Arduino

Как вы думаете, что делают девушки, когда собираются вместе? Идут по магазинам, фотографируются, ходят по салонам красоты? Да, так и есть, но так делают далеко не все. В данной статье пойдёт речь о том, как две девушки решили собрать радиоэлектронное устройство своими руками.

Почему именно анализатор-визуализатор спектра?

Разработка устройства

Т.к. брать готовое решение и делать строго по инструкции – это скучно и неинтересно, поэтому мы решили разрабатывать схему сами, лишь немного опираясь на уже созданные устройства.

В качестве дисплея выбрали светодиодную матрицу 8х32. Можно было использоваться готовые led-матрицы 8х8 и собирать из них, но мы решили не отказывать себе в удовольствии посидеть вечерком с паяльником, и поэтому собирали дисплей сами из светодиодов.

Для управления дисплеем мы не изобретали велосипед и использовали схему управления с динамической индикацией. Т.е. выбрали один столбец, зажгли его, остальные столбцы в этот момент погасили, затем выбирали следующий, зажгли его, остальные погасили и т.д. Ввиду того, что человеческий глаз не идеален, мы можем наблюдать статическую картинку на дисплее.
Пойдя по пути наименьшего сопротивления было решено, что все вычисления разумно будет перенести на контроллер Arduino.

Включение той или иной строки в столбце осуществляется с помощью открытия соответствующего ключа. Для уменьшения количества выходных пинов контроллера, выбор столбца происходит через дешифраторы (таким образом, мы можем сократить количество управляющих линий до 5).

В качестве интерфейса подключения к компьютеру (или другому устройству, способному передавать аудио сигнал) был выбран разъём TRS (mini-jack 3.5 mm).

Сборка устройства

Сборку устройства начинаем с того, что делаем макет лицевой панели устройства.

Материалом для лицевой панели был выбран чёрный пластик толщиной 5мм (т.к. диаметр линзы диода также 5мм). По разработанному макету размечаем, вырезаем лицевую панель под необходимый размер и просверливаем отверстия в пластике под светодиоды.

Таким образом получаем готовую лицевую панель, на которой можно уже собирать дисплей.

В качестве светодиодов для матрицы были использованы двухцветные (красный-зелёный) с общим катодом GNL-5019UEUGC. Перед началом сборки матрицы, руководствуясь правилом “лишний контроль не повредит” все светодиоды, а именно 270 шт. (брали с запасом на всякий случай), были проверены на работоспособность (для этого было собрано тестирующее устройство, включающее в себя разъём, резистор 200Ом и источник питания на 5В).

Дальше разгибаем светодиоды следующим образом. Аноды красного и зеленого диодов отгибаем в одну сторону (вправо), катод отгибаем в другую сторону, при этом следим, чтобы катод был ниже чем аноды. И затем под 90° загибаем катод вниз.

Сборку матрицы начинаем с правого нижнего угла, сборку производим по столбцам.

Вспоминая про правило “лишний контроль не повредит”, после одного-двух спаянных столбцов, проверяем работоспособность.

Готовая матрица выглядит следующим образом.

По разработанной схеме паяем схему управления строками и столбцами, распаиваем шлейфы и место под Arduino.

Было решено так же выводить не только амплитудно-частотны, но и фазо-частотный спектр, а также выбирать количества отсчетов для отображения (32,16,8,4). Для этого были добавлены 4 переключателя: один на выбор типа спектра, два на выбор количества отсчётов, и один на включение и выключение устройства.

Написание программы

В очередной раз руководствуемся нашим правилом и убеждаемся, что наш дисплей полностью в рабочем состоянии. Для этого пишем простую программу, которая полностью зажигает все светодиоды на дисплее. Естественно, по закону Мёрфи, нескольким светодиодам не хватало тока, и их необходимо было заменить.

Удостоверившись, что всё работает, мы приступили к написанию основного программного кода. Он состоит из трёх частей: инициализация необходимых переменных и считывание данных, получение спектра сигнала при помощи быстрого преобразования Фурье, вывод полученного спектра с необходимым форматированием на дисплей.

Сборка конечного устройства

В конце мы имеем лицевую панель, а под ней куча проводов, которые необходимо чем-то закрыть, да и переключатели нужно на чём-то закрепить. До этого были мысли сделать корпус из остатков пластика, но мы не вполне представляли, как это будет конкретно выглядеть и как это сделать. Решение проблемы пришло довольно неожиданно. Прогулявшись по строительному магазину, мы обнаружили пластиковый цветочный горшок, который на удивление идеально подошёл по размеру.

Дело оставалось за малым, разметить отверстия под разъёмы, кабели и переключатели, а также вырезать две боковые панели из пластика.

В итоге, собрав всё воедино, подключив устройство к компьютеру мы получили следующее:

Амплитудно-частотный спектр (32 отсчёта):

Амплитудно-частотный спектр (16 отсчётов):

Амплитудно-частотный спектр (8 отсчётов):

Амплитудно-частотный спектр (4 отсчёта):

Вид задней панели:

Видео работы устройства

Для большей наглядности видео снималось в темноте. На видео устройство выводит амплитудно-частотный спектр, а затем на 7 секунде переключаем его в режим фазо-частотного спектра.

Источник

Графический анализатор спектра ардуино

Copy raw contents

Графический анализатор аудио спектра на Arduino

Графоанализатор спектра с кучей настроек и возможностей

  • Вывод спектра на:
    • Дисплей 1602
    • Матрица из 4х блоков 8х8 (MAX7219)
    • Матрица адресных WS2812
  • Настройка яркости
  • Настройка цветовой гаммы (для WS2812)
  • Настройка усиления и подавления шумов
  • Настройка плавности анимации
  • Настройка громкости:
    • Фиксированная
    • С потенциометра
    • Автоматическая
  • Точки максимума
    • Вкл выкл
    • Время зависания
    • Скорость падения
  • Ручная выборка по частотам
  • Подробности в видео: https://youtu.be/xMdRmrXdSxU

ВНИМАНИЕ! Если это твой первый опыт работы с Arduino, читай инструкцию

  • libraries — библиотеки проекта. Заменить имеющиеся версии
  • Firmware — прошивка для Arduino, файлы в папках открыть в Arduino IDE (инструкция)
    • spektrumFHT — «голая» прошивка для вывода спектра
    • spertrum1602 — анализатор с дисплеем 1602
    • spertrumMatrix_MAX7219 — анализатор с матрицей 8х32
    • spertrumWS2812_16x16_full — анализатор с цветной матрицей 16х16
  • schemes — схемы

Материалы и компоненты

Ссылки оставлены на магазины, с которых я закупаюсь уже не один год

  • Arduino NANO 328p – искать
  • https://ali.ski/i87zav
  • https://ali.ski/eSSgk
  • https://ali.ski/X7bz5
  • https://ali.ski/0ZlYTT
  • Giant4 (Россия)
  • Макетная плата и провода https://ali.ski/KQSEPu
  • Дисплей 1602
  • https://ali.ski/kHURN
  • https://ali.ski/Pr880
  • Матрица MAX7219 – искать
  • https://ali.ski/APiig-
  • https://ali.ski/gmwkXj
  • Матрица 16×16 – искать
  • Giant4
  • https://ali.ski/SArEeT
  • https://ali.ski/3P9NYD
  • https://ali.ski/_Dg0j
  • https://ali.ski/2NOrj

Вам скорее всего пригодится

Как скачать и прошить

  • Первые шаги с Arduino — ультра подробная статья по началу работы с Ардуино, ознакомиться первым делом!
  • Скачать архив с проектом

На главной странице проекта (где ты читаешь этот текст) вверху справа зелёная кнопка Clone or download, вот её жми, там будет Download ZIP

  • Установить библиотеки в
    C:\Program Files (x86)\Arduino\libraries\ (Windows x64)
    C:\Program Files\Arduino\libraries\ (Windows x86)
  • Подключить Ардуино к компьютеру
  • Запустить файл прошивки (который имеет расширение .ino)
  • Настроить IDE (COM порт, модель Arduino, как в статье выше)
  • Настроить что нужно по проекту
  • Нажать загрузить
  • Пользоваться

Настройки в коде (пример для WS2812)

В: Как скачать с этого грёбаного сайта?
О: На главной странице проекта (где ты читаешь этот текст) вверху справа зелёная кнопка Clone or download, вот её жми, там будет Download ZIP

В: Скачался какой то файл .zip, куда его теперь?
О: Это архив. Можно открыть стандартными средствами Windows, но думаю у всех на компьютере установлен WinRAR, архив нужно правой кнопкой и извлечь.

В: Я совсем новичок! Что мне делать с Ардуиной, где взять все программы?
О: Читай и смотри видос http://alexgyver.ru/arduino-first/

В: Компьютер никак не реагирует на подключение Ардуины!
О: Возможно у тебя зарядный USB кабель, а нужен именно data-кабель, по которому можно данные передавать

В: Ошибка! Скетч не компилируется!
О: Путь к скетчу не должен содержать кириллицу. Положи его в корень диска.

В: Сколько стоит?
О: Ничего не продаю.

Источник

AlexGyver/FHTSpectrumAnalyzer

Use Git or checkout with SVN using the web URL.

Work fast with our official CLI. Learn more.

Launching GitHub Desktop

If nothing happens, download GitHub Desktop and try again.

Launching GitHub Desktop

If nothing happens, download GitHub Desktop and try again.

Launching Xcode

If nothing happens, download Xcode and try again.

Launching Visual Studio Code

Your codespace will open once ready.

There was a problem preparing your codespace, please try again.

Latest commit

Git stats

Files

Failed to load latest commit information.

README.md

Графический анализатор аудио спектра на Arduino

Графоанализатор спектра с кучей настроек и возможностей

  • Вывод спектра на:
    • Дисплей 1602
    • Матрица из 4х блоков 8х8 (MAX7219)
    • Матрица адресных WS2812
  • Настройка яркости
  • Настройка цветовой гаммы (для WS2812)
  • Настройка усиления и подавления шумов
  • Настройка плавности анимации
  • Настройка громкости:
    • Фиксированная
    • С потенциометра
    • Автоматическая
  • Точки максимума
    • Вкл выкл
    • Время зависания
    • Скорость падения
  • Ручная выборка по частотам
  • Подробности в видео: https://youtu.be/xMdRmrXdSxU

ВНИМАНИЕ! Если это твой первый опыт работы с Arduino, читай инструкцию

  • libraries — библиотеки проекта. Заменить имеющиеся версии
  • Firmware — прошивка для Arduino, файлы в папках открыть в Arduino IDE (инструкция)
    • spektrumFHT — «голая» прошивка для вывода спектра
    • spertrum1602 — анализатор с дисплеем 1602
    • spertrumMatrix_MAX7219 — анализатор с матрицей 8х32
    • spertrumWS2812_16x16_full — анализатор с цветной матрицей 16х16
  • schemes — схемы

Материалы и компоненты

Ссылки оставлены на магазины, с которых я закупаюсь уже не один год

  • Arduino NANO 328p – искать
  • https://ali.ski/i87zav
  • https://ali.ski/eSSgk
  • https://ali.ski/X7bz5
  • https://ali.ski/0ZlYTT
  • Giant4 (Россия)
  • Макетная плата и провода https://ali.ski/KQSEPu
  • Дисплей 1602
  • https://ali.ski/kHURN
  • https://ali.ski/Pr880
  • Матрица MAX7219 – искать
  • https://ali.ski/APiig-
  • https://ali.ski/gmwkXj
  • Матрица 16×16 – искать
  • Giant4
  • https://ali.ski/SArEeT
  • https://ali.ski/3P9NYD
  • https://ali.ski/_Dg0j
  • https://ali.ski/2NOrj

Вам скорее всего пригодится

Как скачать и прошить

  • Первые шаги с Arduino — ультра подробная статья по началу работы с Ардуино, ознакомиться первым делом!
  • Скачать архив с проектом

На главной странице проекта (где ты читаешь этот текст) вверху справа зелёная кнопка Clone or download, вот её жми, там будет Download ZIP

  • Установить библиотеки в
    C:\Program Files (x86)\Arduino\libraries\ (Windows x64)
    C:\Program Files\Arduino\libraries\ (Windows x86)
  • Подключить Ардуино к компьютеру
  • Запустить файл прошивки (который имеет расширение .ino)
  • Настроить IDE (COM порт, модель Arduino, как в статье выше)
  • Настроить что нужно по проекту
  • Нажать загрузить
  • Пользоваться

Настройки в коде (пример для WS2812)

В: Как скачать с этого грёбаного сайта?
О: На главной странице проекта (где ты читаешь этот текст) вверху справа зелёная кнопка Clone or download, вот её жми, там будет Download ZIP

В: Скачался какой то файл .zip, куда его теперь?
О: Это архив. Можно открыть стандартными средствами Windows, но думаю у всех на компьютере установлен WinRAR, архив нужно правой кнопкой и извлечь.

В: Я совсем новичок! Что мне делать с Ардуиной, где взять все программы?
О: Читай и смотри видос http://alexgyver.ru/arduino-first/

В: Компьютер никак не реагирует на подключение Ардуины!
О: Возможно у тебя зарядный USB кабель, а нужен именно data-кабель, по которому можно данные передавать

В: Ошибка! Скетч не компилируется!
О: Путь к скетчу не должен содержать кириллицу. Положи его в корень диска.

В: Сколько стоит?
О: Ничего не продаю.

Источник

Adblock
detector