基于单片机的音乐频谱分析论文.pdf资源-CSDN文库

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1

摘要

随着经济的迅速发展,人们需要进一步地提高生活质量、美化生活环境,利用各种彩

灯来装饰美化已成为一种时尚。单片机技术作为一种技术手段,它的发展以微处理器(Ｍ

CＵ)技术及超大规模集成电路技术的发展为先导,以广泛的应用领域拉动,表现出较微

处理器更具个性的发展趋势。在考虑到制作成本的前提下,根据单片微型计算机具有集

成度高、体积小、运行可靠、价格低廉等许多独特的优点,可以利用单片机来实现对各

色彩灯的自动控制,利用离散傅里叶变换以及快速傅里叶变换，通过对 DFT 以及 FFT 算

法进行研究，从基础深入研究和学习，用 FFT 算法对信号进行处理处理，再加上输出设

备(彩灯)的排列变化,实现千变万化的效果。

关键词：单片机 FFT 频谱分析

目录

摘要

................................................................................................................

1

Abstract

........................................................................................................

2

第一章引言

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3

1.1 课题背景

...................................................................................................

3

2.2 课题意义和前景

......................................................................................

3

第二章系统框图和原理

..............................................................................

5

2.1 系统框图

...................................................................................................

5

2.2 系统原理

...................................................................................................

5

第三章系统硬件

3.1 系统控制器

..............................................................................................

6

3.1.1 系统控制器简介

...........................................................................................

6

3.2 音频输入模块

........................................................................................

11

3.2.1 音频输入原理

.................................................................................................

11

3.2.2 音频输入电路图

.............................................................................................

12

3.3 显示模块

................................................................................................

12

第四章系统软件

........................................................................................

14

4.1 快速傅里叶变换算法

............................................................................

14

4.2 软件系统原理

........................................................................................

17

4.3 完整程序

................................................................................................

18

第五章总结

................................................................................................

30

参考文献

......................................................................................................

31

致谢

..............................................................................................................

32

第一章引言

1.1 课题背景

21 世纪，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会

的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代

电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。目前，单片机正朝着高

性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着 CMOS 化、低功耗、小体积、大容量、高性

能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。单片机应用的重要意义还在于它从根本

上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的

大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术

也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。单片机渗透到我们生活的各个领域，

几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，

计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各

种智能 IC 卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，

以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。随着科学技术的进步和社会的

发展，人类所接触的信息也在不断增加并且日益复杂。面对浩如烟海的信息，人们已经

能够利用计算机等工具高效准确地对之进行处理，但要想将处理完的信息及时，清晰地

传递给别人，还必须通过寻求更加卓越的显示技术来实现。单片机技术与液晶显示技术

的结合，使信息传输交流向着智能可视化方向迅速发展。随着人类社会的发展，人们

对视觉、听觉方面的享受提出了越来越高的要求。小小的音乐彩灯可以给人们带来美好

的回忆，提高人们的精神文化享受。传统音乐灯多是模拟电路的，电路复杂，且与数字

电路不通用。

2.2 课题意义和前景

单片机凭其低成本、高性能的不可替代优势，已经成为微电脑控制的主力军。据

统计，我国的单片机年需求量已达到 2 亿片以上，且每年以大约 15%的速度增长，

发展迅速的单片机行业有着广阔的前景。相比于发展迅猛的单片机行业，国内单片

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