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[资料下载] FFT-LED算法led频谱显示

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 楼主| abotomson 发表于 2023-5-30 10:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
LED, fft, 频谱显示


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  1. #include<intrins.h>
    


  2. 

  3. /********************************************************************/
    

  4. #define SAMPLE_NUM 128
    

  5. #define LOG 6
    

  6. #define TIME 2048           //中断
    

  7. #define FFT_OUT_MIN 0
    

  8. #define FFT_OUT_MAX        7       
    

  9. #define OFF L1=L2=L3=L4=L5=L6=L7=L8=L9=L10=L11=L12=L13=L14=L15=L16=L17=L18=L19=L20=L21=L22=L23=L24=1;
    

  10. #define ADC_POWER   0x80            //ADC power control bit
    

  11. #define ADC_FLAG    0x10            //ADC complete flag
    

  12. #define ADC_START   0x08            //ADC start control bit
    

  13. //#define ADC_SPEEDLL 0x00            //420 clocks
    

  14. //#define ADC_SPEEDL  0x20            //280 clocks
    

  15. #define ADC_SPEEDH  0x40            //140 clocks
    

  16. //#define ADC_SPEEDHH 0x60            //70 clocks
    


  17. 

  18. /********************************************************************/
    

  19. //采样存储序列表
    

  20. unsigned char code BRTable[SAMPLE_NUM] ={0, 64, 32, 96, 16, 80, 48, 112,
    

  21. 8, 72, 40, 104, 24, 88, 56, 120,
    

  22. 4, 68, 36, 100, 20, 84, 52, 116,
    

  23. 12, 76, 44, 108, 28, 92, 60, 124,
    

  24. 2, 66, 34, 98, 18, 82, 50, 114,
    

  25. 10, 74, 42, 106, 26, 90, 58, 122,
    

  26. 6, 70, 38, 102, 22, 86, 54, 118,
    

  27. 14, 78, 46, 110, 30, 94, 62, 126,
    

  28. 1, 65, 33, 97, 17, 81, 49, 113,
    

  29. 9, 73, 41, 105, 25, 89, 57, 121,
    

  30. 5, 69, 37, 101, 21, 85, 53, 117,
    

  31. 13, 77, 45, 109, 29, 93, 61, 125,
    

  32. 3, 67, 35, 99, 19, 83, 51, 115,
    

  33. 11, 75, 43, 107, 27, 91, 59, 123,
    

  34. 7, 71, 39, 103, 23, 87, 55, 119,
    

  35. 15, 79, 47, 111, 31, 95, 63, 127};
    

  36. char code sin_tabb[SAMPLE_NUM] = {0, 6, 12, 18, 24, 30, 36, 42, 48, 54, 59, 65, 70, 75, 80, 85, 89, 94, 98, 102,
    


  37. 

  38. 105, 108, 112, 114, 117, 119, 121, 123, 124, 125, 126, 126, 126, 126, 126, 125, 124, 123, 121, 119, 117, 114, 112,
    


  39. 

  40. 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,
    


  41. 

  42. -36, -42, -48, -54, -59, -65, -70, -75, -80, -85, -89, -94, -98, -102, -105, -108, -112, -114, -117, -119, -121,
    


  43. 

  44. -123, -124, -125, -126, -126, -126, -126, -126, -125, -124, -123, -121, -119, -117, -114, -112, -108, -105, -102,
    


  45. 

  46. -98, -94, -89, -85, -80, -75, -70, -65, -59, -54, -48, -42, -36, -30, -24, -18, -12, -6};                        
    

  47. char code cos_tabb[SAMPLE_NUM] = {127, 126, 126, 125, 124, 123, 121, 119, 117, 114, 112, 108, 105, 102, 98, 94,
    


  48. 

  49. 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,
    


  50. 

  51. -65, -70, -75, -80, -85, -89, -94, -98, -102, -105, -108, -112, -114, -117, -119, -121, -123, -124, -125, -126, -
    


  52. 

  53. 126, -126, -126, -126, -125, -124, -123, -121, -119, -117, -114, -112, -108, -105, -102, -98, -94, -89, -85, -80,
    


  54. 

  55. -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,
    


  56. 

  57. 75, 80, 85, 89, 94, 98, 102, 105, 108, 112, 114, 117, 119, 121, 123, 124, 125, 126, 126};
    

  58. xdata unsigned char result[128];
    

  59. xdata unsigned char temp[128];
    

  60. xdata unsigned char num[128];
    

  61. unsigned char anum,timernum,timernum2,lednum3,Ltime,t;//用于分离
    

  62. unsigned char lednum[]={0x01,0x03,0x07,0x0f,0x1f,0x3f,0x7f,0xff};//0-7的显示数组  P2组控制
    

  63. int xdata FftReal[SAMPLE_NUM];
    

  64. int xdata FftImage[SAMPLE_NUM];
    


  65. 

  66. unsigned char code musicdisplay[]={
    

  67.         0x00,0x00,
    

  68.         0xFE,0x40,0x30,0x40,0xFE,0x00, // -M-
    

  69.         0xFC,0x02,0x02,0x02,0xFC,0x00, // -U-
    

  70.         0x64,0x92,0x92,0x92,0x4C,0x00, // -S-
    

  71.         0x00,0x82,0xFE,0x82,0x00,0x00, // -I-
    

  72.         0x7C,0x82,0x82,0x82,0x44,0x00, // -C-
    

  73.         0x00,0x00,0x00,
    

  74.         0xFE,0x82,0x82,0x82,0x7C,0x00, // -D-
    

  75.         0x00,0x82,0xFE,0x82,0x00,0x00, // -I-
    

  76.         0x64,0x92,0x92,0x92,0x4C,0x00, // -S-
    

  77.         0xFE,0x90,0x90,0x90,0x60,0x00, // -P-
    

  78.         0xFE,0x02,0x02,0x02,0x02,0x00, // -L-
    

  79.         0x3E,0x48,0x88,0x48,0x3E,0x00, // -A-
    

  80.         0xC0,0x20,0x1E,0x20,0xC0,0x00, // -Y-
    

  81.         0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
    

  82.         0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
    

  83.         0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
    

  84.         0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
    

  85.         0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};
    

  86. /********************************************************************/
    

  87. #define LED P2
    

  88. #define pwm 9
    


  89. 

  90. sbit L24=P3^2;
    

  91. sbit L23=P3^1;
    

  92. sbit L22=P3^0;
    

  93. sbit L21=P4^7;
    

  94. sbit L20=P1^7;
    

  95. sbit L19=P1^6;
    

  96. sbit L18=P1^5;
    

  97. sbit L17=P1^4;
    

  98. sbit L16=P3^3;
    

  99. sbit L15=P3^4;
    

  100. sbit L14=P3^5;
    

  101. sbit L13=P3^6;
    

  102. sbit L12=P3^7;
    

  103. sbit L11=P0^2;
    

  104. sbit L10=P0^1;
    

  105. sbit L9=P0^0;
    

  106. sbit L8=P0^3;
    

  107. sbit L7=P0^4;
    

  108. sbit L6=P0^5;
    

  109. sbit L5=P0^6;
    

  110. sbit L4=P0^7;
    

  111. sbit L3=P4^6;
    

  112. sbit L2=P4^5;
    

  113. sbit L1=P4^4;
    

  114. /********************************************************************/
    

  115. void delay(unsigned char a)
    

  116. {
    

  117.         unsigned int i;
    

  118.         while(--a)
    

  119.                 for(i=0;i<50;i++);                                    
    

  120. }
    

  121. /********************************************************************/
    

  122. void off()
    

  123. {
    

  124.         LED = 0x00;
    

  125.         OFF
    

  126. //        delay(10-pwm);
    

  127. }
    

  128. /********************************************************************/
    

  129. void display(unsigned char i,unsigned char dat)
    

  130. {
    

  131.         P2=dat;
    

  132.         switch(i)
    

  133.         {
    

  134.                 case 1:L1=0;break;
    

  135.                 case 2:L2=0;break;
    

  136.                 case 3:L3=0;break;
    

  137.                 case 4:L4=0;break;
    

  138.                 case 5:L5=0;break;
    

  139.                 case 6:L6=0;break;
    

  140.                 case 7:L7=0;break;
    

  141.                 case 8:L8=0;break;
    

  142.                 case 9:L9=0;break;
    

  143.                 case 10:L10=0;break;
    

  144.                 case 11:L11=0;break;
    

  145.                 case 12:L12=0;break;
    

  146.                 case 13:L13=0;break;
    

  147.                 case 14:L14=0;break;
    

  148.                 case 15:L15=0;break;
    

  149.                 case 16:L16=0;break;
    

  150.                 case 17:L17=0;break;
    

  151.                 case 18:L18=0;break;
    

  152.                 case 19:L19=0;break;
    

  153.                 case 20:L20=0;break;
    

  154.                 case 21:L21=0;break;
    

  155.                 case 22:L22=0;break;
    

  156.                 case 23:L23=0;break;
    

  157.                 case 24:L24=0;break;
    

  158.         }
    

  159.         delay(pwm);
    

  160.         off();
    

  161. }
    

  162. /********************************************************************/
    

  163. void show_musicdisplay()
    

  164. {
    

  165.         unsigned char a,b,c;
    

  166.         for(c=0;c<80;c++)
    

  167.                 for(b=12;b>0;b--)
    

  168.                            for(a=1;a<25;a++)
    

  169.                                 display(a,musicdisplay[a-1+c]);
    

  170. }
    

  171. /********************************************************************/            
    

  172. void FFT_process()                          //下落迟滞
    

  173. {
    

  174.         unsigned char i;
    

  175.         for(i=0;i<24;i++)
    

  176.         {       
    

  177.                 if(result[i] < temp[i])
    

  178.                 {
    

  179.                         num[i]++;
    

  180.                         if(num[i] == 1)
    

  181.                         {
    

  182.                                 if(temp[0]==0&&temp[1]==0&&temp[2]==0&&temp[3]==0&&temp[4]==0&&temp[5]==0&&temp[6]==0&&temp[7]==0&&temp[8]==0&&temp[9]==0&&temp[10]==0&&temp[11]==0&&temp[12]==0&&temp[13]==0&&temp[14]==0&&temp[15]==0&&temp[16]==0&&temp[17]==0&&temp[18]==0&&temp[19]==0&&temp[20]==0&&temp[21]==0&&temp[22]==0&&temp[23]==0&&temp[24]==0);
    

  183.                                 else
    

  184.                                 {
    

  185.                                         result[i] = --temp[i];
    

  186.                                         num[i] = 0;
    

  187.                                 }
    

  188.                         }
    

  189.                 }
    

  190.                 else
    

  191.                         num[i] = 0;               
    

  192.         }
    

  193. }
    

  194. /********************************************************************/
    

  195. void disp()
    

  196. {
    

  197. //        unsigned char i,j,buff;
    

  198.         timernum++;
    

  199.         if(timernum == 25)
    

  200.                 timernum = 1;
    

  201.            OFF
    

  202.         FFT_process();
    

  203.         /*for(i=0;i<16;i++)
    

  204.                 for(j=i+1;j<16;j++)
    

  205.                         if(result[j] > result[i])
    

  206.                         {
    

  207.                                 buff = result[i];
    

  208.                                 result[i] = result[j];
    

  209.                                 result[j] = buff;
    

  210.                         }*/                                          
    

  211.         switch(timernum)
    

  212.         {
    

  213.                 case 1:anum = result[0];L1=0;break;
    

  214.                 case 2:anum = result[1];L2=0;break;
    

  215.                 case 3:anum = result[2];L3=0;break;
    

  216.                 case 4:anum = result[3];L4=0;break;
    

  217.                 case 5:anum = result[4];L5=0;break;
    

  218.                 case 6:anum = result[5];L6=0;break;
    

  219.                 case 7:anum = result[6];L7=0;break;
    

  220.                 case 8:anum = result[7];L8=0;break;
    

  221.                 case 9:anum = result[8];L9=0;break;
    

  222.                 case 10:anum = result[9];L10=0;break;
    

  223.                 case 11:anum = result[10];L11=0;break;
    

  224.                 case 12:anum = result[11];L12=0;break;
    

  225.                 case 13:anum = result[12];L13=0;break;
    

  226.                 case 14:anum = result[13];L14=0;break;
    

  227.                 case 15:anum = result[14];L15=0;break;
    

  228.                 case 16:anum = result[15];L16=0;break;
    

  229.                 case 17:anum = result[16];L17=0;break;
    

  230.                 case 18:anum = result[17];L18=0;break;
    

  231.                 case 19:anum = result[18];L19=0;break;
    

  232.                 case 20:anum = result[19];L20=0;break;
    

  233.                 case 21:anum = result[20];L21=0;break;
    

  234.                 case 22:anum = result[21];L22=0;break;
    

  235.                 case 23:anum = result[22];L23=0;break;
    

  236.                 case 24:anum = result[23];L24=0;break;
    

  237.         }
    

  238.         if(anum >= 8)
    

  239.                 anum = FFT_OUT_MAX;
    

  240.         LED = lednum[anum];
    

  241. }
    

  242. /********************************************************************/
    

  243. void ADC_init()
    

  244. {
    

  245.         P1ASF = 0x01;                   //Open 8 channels ADC function
    

  246.     ADC_RES = 0;                    //Clear previous result
    

  247.         ADC_RESL= 0;
    

  248.     ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDH;
    

  249.     delay(5);                       //ADC power-on and delay      
    

  250. }
    

  251. /********************************************************************/
    

  252. float ADC_read()
    

  253. {
    

  254. //delay(10);       
    

  255.     ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDH  | ADC_START;
    

  256.     _nop_();                        //至少要延时4个时钟周期
    

  257.     _nop_();
    

  258.     _nop_();
    

  259.     _nop_();
    

  260.         _nop_();
    

  261.     while (!(ADC_CONTR & ADC_FLAG));//Wait complete flag
    

  262.     ADC_CONTR &= ~ADC_FLAG;         //关闭ADC
    

  263.     return (ADC_RES*4+ADC_RESL);                 //Return ADC result
    

  264. }
    

  265. /********************************************************************/
    

  266. short sqrt_16(unsigned long M)   
    

  267. {
    

  268.     unsigned int N,i;
    

  269.     unsigned long tmp,ttp;
    

  270.     if( M == 0 )            
    

  271.         return 0;   
    

  272.     N = 0;  
    

  273.     tmp = (M >> 30);        
    

  274.     M <<= 2;
    

  275.     if( tmp > 1 )            
    

  276.     {
    

  277.         N++;               
    

  278.         tmp -= N;
    

  279.     }   
    

  280.     for( i=15; i>0; i-- )   
    

  281.     {
    

  282.         N <<= 1;                  
    

  283.         tmp <<= 2;
    

  284.         tmp += (M >> 30);         
    

  285.         ttp = N;
    

  286.         ttp = (ttp<<1)+1;        
    

  287.         M <<= 2;
    

  288.         if( tmp >= ttp )   
    

  289.         {
    

  290.             tmp -= ttp;
    

  291.             N ++;
    

  292.         }      
    

  293.     }   
    

  294.     return N;
    

  295. }
    

  296. /********************************************************************/
    

  297. void FFT()
    

  298. {
    

  299.     register unsigned char i,bb,j,k,p;
    

  300.     register short TR,TI,temp;
    

  301.     unsigned long ulReal,ulImage;                             
    

  302.         unsigned char max;
    

  303.                                                                   
    

  304.     for(i=0;i<SAMPLE_NUM;i++)         
    

  305.     {
    

  306.                 FftReal[BRTable[i]] = ADC_read();
    

  307.         FftImage[i] = 0;
    

  308.     }        
    


  309. 

  310.     for(i=1;i<=LOG;i++)                        
    

  311.     {
    

  312.         bb=1;
    

  313.         bb <<= (i-1);                                      
    

  314.         for(j=0;j<=bb-1;j++)                           
    

  315.         {
    

  316.             p=1;
    

  317.             p <<= (LOG-i);           
    

  318.             p = p*j;
    

  319.             for(k=j;k<SAMPLE_NUM;k=k+2*bb)               
    

  320.             {
    

  321.                 TR=FftReal[k];TI=FftImage[k];temp=FftReal[k+bb];
    

  322.                 FftReal[k]=FftReal[k]+((FftReal[k+bb]*cos_tabb[p])>>7)+((FftImage[k+bb]*sin_tabb[p])>>7);
    

  323.                 FftImage[k]=FftImage[k] - ((FftReal[k+bb]*sin_tabb[p])>>7)+((FftImage[k+bb]*cos_tabb[p])>>7);
    

  324.                 FftReal[k+bb]=TR-((FftReal[k+bb]*cos_tabb[p])>>7)-((FftImage[k+bb]*sin_tabb[p])>>7);
    

  325.                 FftImage[k+bb]=TI+((temp*sin_tabb[p])>>7)-((FftImage[k+bb]*cos_tabb[p])>>7);
    

  326.                
    

  327.                 FftReal[k] >>= 1;            
    

  328.                 FftImage[k] >>= 1;
    

  329.                 FftReal[k+bb] >>= 1;                 
    

  330.                 FftImage[k+bb] >>= 1;                                                                              
    

  331.             }  
    

  332.         }
    

  333.     }
    


  334. 

  335.    for(i=0;i<24;i++)
    

  336.     {  
    

  337.         ulReal = FftReal[i+1];
    

  338.         ulReal *= ulReal;
    

  339.         ulImage = FftImage[i+1];
    

  340.         ulImage *= ulImage;      
    

  341.         result[i] = sqrt_16(ulReal+ulImage);                                                                 
    

  342.                     
    

  343.     }
    

  344. /*        for(i=0;i<17;i++)
    

  345.     {
    

  346.                 while(result[i] > FFT_OUT_MAX)
    

  347.                 {
    

  348.                 for(i=0;i<17;i++)
    

  349.              {                        
    

  350.                         result[i] =result[i] -1;      
    

  351.                   }
    

  352.             }
    

  353.         }         */
    

  354.         while(result[i] == FFT_OUT_MIN)
    

  355.                 {
    

  356.                 for(i=0;i<24;i++)
    

  357.              {                        
    

  358.                         result[i] =result[i] +1;      
    

  359.                   }
    

  360.             }
    

  361.         for(i=0;i<24;i++)
    

  362.         {
    

  363.                 if(result[i] > FFT_OUT_MAX)
    

  364.                 {
    

  365.                         result[i] = FFT_OUT_MAX;      
    

  366.                         if(result[i] > max)
    

  367.                 max = result[i];
    

  368.                 }
    

  369.         }
    

  370.         //局部增益        */        /*                       
    

  371.                 /*if(max >= 4)               
    

  372.                 for(i=1;i<24;i++)
    

  373.                         if(result[i] >= 2)
    

  374.                                 result[i]+=1;          */
    

  375.                                                                  
    

  376. }
    

  377. /********************************************************************/            
    

  378. void init()
    

  379. {
    

  380.         P2M0=0XFF;
    

  381.         P2M1=0X00;
    

  382.         P3M0=0XFF;
    

  383.         P3M1=0X00;
    

  384.         P1M0=0XFE;
    

  385.         P1M1=0X01;
    

  386.         P4SW=0x70;
    


  387. 

  388.         ADC_init();
    

  389.         //AUXR |= 0x80;                //定时器时钟1T模式
    

  390.         TMOD=0x01;
    

  391.         TH0=(65535-TIME)/256;
    

  392.         TL0=(65535-TIME)%256;
    

  393.     EA=1;
    

  394.         ET0=1;               
    

  395.         show_musicdisplay();  
    

  396.         TR0=1;
    

  397. }
    

  398. /********************************************************************/
    

  399. void main()
    

  400. {
    

  401.         init();
    

  402.     while(1)          
    

  403.         FFT();
    

  404. }
    

  405. /********************************************************************/
    

  406. void timer0() interrupt 1
    

  407. {
    

  408.         unsigned char i;
    

  409.         t++;
    

  410.         if(t == 24)
    

  411.         {
    

  412.                 for(i=0;i<24;i++)
    

  413.                         temp[i] = result[i];
    

  414.                 t = 0;
    

  415.         }                                  
    

  416.         disp();
    

  417.         TH0=(65535-TIME)/256;       
    

  418.         TL0=(65535-TIME)%256;
    

  419. }


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