一种基于arm芯片和fft算法的led音乐频谱显示装置的制造方法
【专利摘要】一种基于ARM芯片和FFT算法的LED音乐频谱显示装置，包括ARM控制器、低通滤波器、衰减器、存储模块、PC上位机、FFT模块、LED显示模块、音频信号源。本实用新型具有的技术效果是：用户可以根据自己的需要设定在相应的工作状态，在LED显示模块上展示出随音乐节奏显示出动感优美的舞动效果。此外，用户可以通过PC上位机对频谱波形进行处理，达到了人机互动的功能，实现小型化、低成本、低功耗的频谱分析功能。
【专利说明】
一种基于ARM芯片和FFT算法的LED音乐频谱显示装置
技术领域
[0001]本实用新型专利涉及音乐频谱显示装置，具体涉有一种基于ARM芯片和FFT算法的LED音乐频谱显示装置。
【背景技术】
[0002]目前现有的音乐播放器中，大部分功能关注在音乐文件的无损解码或者音箱的高品质音质上，个别的音箱功放上配有一排小灯，能随着播放的音乐如波浪般跳跃，但却因为小灯的个数有限，无法展示出动感的频谱跟随音乐节奏优美的舞动效果。本实用新型提供一种LED音乐频谱显示装置，让用户伴随音箱里传来的美妙音乐，原本只能“听”的音乐，现在却还能“看”，给人带来视觉上的炫酷享受。
[0003]然而，LED音乐频谱显示装置的核心是声音频谱分析部件，解析声音信号的频谱结构。随着技术的发展，对于频谱分析部件提出了更高的精度、高实时性等设计需求。传统的频谱分析部件的信号处理电路设计十分复杂，而且更新困难。本实用新型的频谱分析部件是一种可随意更改设计以满足频谱分析不断增加的高要求的分析部件。
[0004]目前，在现有的频谱分析部件具有低功耗、方便操作等优点方案，但是并没有实现人机交换的功能，并且不能根据需求更改频谱分析功能。2014年中国专利局公告的由宁波摩米创新工场电子科技有限公司申报，中国专利号为201420364657.1《一种频谱分析仪》的专利，提出了一种具有低功耗、操作方便等优点的频谱分析仪。2013年中国专利局公告的由深圳市迈可为科技有限公司申报，中国专利号为201320337814.5《一种手持频谱分析仪》提出一种可以实现小型化、低成本、低功耗的手持便携式频谱仪，对通信系统设计、工程实施、实验等均会产生较大的影响力。2016年中国专利局公告的由北京普源精电科技有限公司申报，中国专利号为201010531124.4《一种频谱分析仪的参数设置方法及装置》提出一种克服现有技术在设置测量参数时不够直观的不足，采用了更为直观的方式来设置测量参数。2016年中国专利局公告的由电子科技大学申报，中国专利号为201310418656.0《自适应高精度快速频谱分析方法》提出一种克服目前频谱分析方法误差较大精度不佳的缺点，提供一种自适应高精度快速频谱分析方法。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种能够具有低功耗、操作方便、硬件电路简单、体积小、扫描速度快、能实现人机数据交换，具有强大频谱分析功能的LED音乐频谱显示装置。
[0006]本实用新型是这样来实现的，它包括ARM控制器、低通滤波器、衰减器、存储模块、PC上位机、FFT模块、LED显示模块、音频信号源，其特征是:所述的ARM控制器分别连接低通滤波器、存储模块、PC上位机、FFT模块、显示模块;所述的衰减器对输入的音频信号源进行预处理。所述的低通滤波器对预处理的音频信号源进行低通滤波。所述的PC上位机可设定ARM控制器的AD采样频率以及采样深度，通过ARM控制器读取存储模块中的音频频谱数据。所述的FFT模块对ARM控制器中的ADC采样的音频信号进行快速傅里叶变换。所述的存储模块将ARM控制器分析的音频频谱数据存储起来。所述的LED显示模块依据音频频谱分析数据，随音乐节奏显示出动感优美的舞动效果。其具体的工作流程步骤如下。
[0007]步骤I:初始化内部模块。
[0008]步骤2:通过PC上位机设定通道模式以及测量音频深度和频率。
[0009]步骤3: LED显示模块显示设定的工作状态。
[0010]步骤4:音频信号源输入给衰减器，进行预处理，弥补音频信号的不足。
[0011]步骤5:预处理的音频信号源输入给低通滤波器，进行低通滤波滤除干扰信号。
[0012]步骤6:低通滤波后的音频信号源输入给ARM控制器，将模拟量转换为数字量。
[0013]步骤7:ARM控制器将数字量的音频信号通过FFT模块进行快速傅里叶变换，并存储到存储模块。
[0014]步骤8:ARM控制器将音频频谱数据通过串口通信的方式输入到PC上位机中，在PC上位机查看波形。
[0015]步骤9:如果输入的通道有多个音频信号输入，则可以在PC上位机将这些信号显示在同一个坐标系中进行波形的查看、对比和分析。
[0016]步骤10:LED显示模块依据音频频谱数据，展示出随音乐节奏显示出动感优美的舞动效果。
[0017]本实用新型具有的效果是:用户可以根据自己的需要设定在相应的工作状态，在LED显示模块上展示出随音乐节奏显示出动感优美的舞动效果。此外，用户可以通过PC上位机对频谱波形进行处理，达到了人机互动的功能，实现小型化、低成本、低功耗的频谱分析功能。用户可以通过上位机给ARM控制器将音频频谱数据从存储模块中读取出来。如果用户需要同时测试读个音频频谱数据，则可以将频谱分析仪设定成多通道模式，音频频谱数据会同时显示在同一个坐标系当中，用户可以根据自己的需求去调节音频频谱数据的显示形式。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型的原理方框图。
[0019]图2为本实用新型的具体工作流程图。
【具体实施方式】
[0020]如图1所示，本实用新型是这样来实现的，它包括ARM控制器101、低通滤波器103、衰减器104、存储模块102、PC上位机106、FFT模块107、LED显示模块108、音频信号源105，其特征是:所述的ARM控制器1I分别连接低通滤波器103、存储模块102、PC上位机106、FFT模块107、显示模块108;所述的衰减器104对输入的音频信号源105进行预处理。所述的低通滤波器103对预处理的音频信号源进行低通滤波。所述的PC上位机106可设定ARM控制器101的AD采样频率以及采样深度，通过ARM控制器101读取存储模块102中的音频频谱数据。所述的FFT模块107对ARM控制器1I中的ADC采样的音频信号进行快速傅里叶变换。所述的存储模块102将ARM控制器101分析的音频频谱数据存储起来。所述的LED显示模块108依据音频频谱分析数据，随音乐节奏显示出动感优美的舞动效果。
[0021]本实施例的具体工作流程如图2显示，步骤如下。
[0022]步骤201:初始化内部模块。
[0023]步骤202:通过PC上位机设定通道模式以及测量音频深度和频率。
[0024]步骤203: LED显示模块显示设定的工作状态。
[0025]步骤204:音频信号源输入给衰减器，进行预处理，弥补音频信号的不足。
[0026]步骤205:预处理的音频信号源输入给低通滤波器，进行低通滤波滤除干扰信号。
[0027]步骤206:低通滤波后的音频信号源输入给ARM控制器，将模拟量转换为数字量。
[0028]步骤207:ARM控制器将数字量的音频信号通过FFT模块进行快速傅里叶变换，并存储到存储模块。
[0029]步骤208:ARM控制器将音频频谱数据通过串口通信的方式输入到PC上位机中，在PC上位机查看波形。
[0030]步骤209:如果输入的通道有多个音频信号输入，则可以在PC上位机将这些信号显示在同一个坐标系中进行波形的查看、对比和分析。
[0031]步骤210:LED显示模块依据音频频谱数据，展示出随音乐节奏显示出动感优美的舞动效果。
【主权项】
1.一种基于ARM芯片和FFT算法的LED音乐频谱显示装置，它包括ARM控制器、低通滤波器、衰减器、存储模块、PC上位机、FFT模块、LED显示模块、音频信号源，其特征是:所述的ARM控制器分别连接低通滤波器、存储模块、PC上位机、FFT模块、显示模块;所述的衰减器对输入的音频信号源进行预处理;所述的低通滤波器对预处理的音频信号源进行低通滤波;所述的PC上位机可设定ARM控制器的AD采样频率以及采样深度，通过ARM控制器读取存储模块中的音频频谱数据;所述的FFT模块对ARM控制器中的ADC采样的音频信号进行快速傅里叶变换;所述的存储模块将ARM控制器分析的音频频谱数据存储起来;所述的LED显示模块依据音频频谱分析数据，随音乐节奏显示出动感优美的舞动效果。
【文档编号】G11C7/16GK205508405SQ201620338189
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月21日
【发明人】谢鑫, 雷海, 胡江伟, 孙凌宇, 冷明
【申请人】冷明