Статьи

Аналізатор спектра на мікроконтролері ATmega32

У статті розглядається конструкція простого аналізатора спектра (0 - 10 кГц) на мікроконтролері Atmel AVR ATmega32 . Як пристрій відображення використовується двухстрочний символьний ЖК індикатор. Основним моментом при реалізації даного проекту є не апаратна частина, а програмна, точніше реалізація дискретного перетворення Фур'є (ДПФ) на 8-розрядному мікроконтролері. Відразу слід зазначити, що автор не є експертом в цій області і тому почав з основ - з простого дискретного перетворення Фур'є. Алгоритм швидкого перетворення Фур'є є не тільки швидким, але і досить складним.

Дискретне перетворення Фур'є (в англомовній літературі DFT, Discrete Fourier Transform) - це одне з перетворень Фур'є, широко застосовуваних у алгоритмах цифрової обробки сигналів (його модифікації застосовуються в стисненні звуку в MP3, стиску зображень в JPEG і ін.), А також в інших областях, пов'язаних з аналізом частот в дискретному (наприклад, оцифрованному аналоговому) сигналі. Дискретне перетворення Фур'є вимагає в якості входу дискретну функцію. Такі функції часто створюються шляхом дискретизації (вибірки значень з безперервних функцій).

Принципова схема аналізатора спектра звукового сигналу дуже проста і умовно її можна розділити на цифрову частину і аналогову.

Цифрова частина утворена мікро контролером і підключеним до нього ЖК індикатором. Мікроконтролер тактується від кварцового резонатора 16 МГц, як опорного напруги для АЦП мікроконтролера використовується напруга живлення +5 В.
Шина даних РК індикатора підключена до порту C мікроконтролера (лінії введення / виведення PC0-PC3), шина управління підключена до порту D (PD5, PD6) мікроконтролера. Індикатор працює в 4-бітному режимі. Змінний резистор номіналом 4.7 кОм використовується для регулювання контрастності. Для роботи з індикатором були створені для користувача символи для відображення 8 горизонтальних стовпчиків аналізатора, ці призначені для користувача символи займають все 64 Байта ОЗУ ЖК індикатора.

Для роботи з індикатором були створені для користувача символи для відображення 8 горизонтальних стовпчиків аналізатора, ці призначені для користувача символи займають все 64 Байта ОЗУ ЖК індикатора

Мікроконтролер працює від зовнішнього кварцового резонатора 16 МГц.

Аналогова частина пристрою - це найважливіша частина і являє собою попередній підсилювач сигналу електретного мікрофона, вихід якого підключається до каналу ADC0 вбудованого в мікроконтролер АЦП. Рівень нуля на вході АЦП нам необхідно встановити рівним точно половині опорного напруги, тобто 2.5 В. В цьому випадку ми зможемо використовувати позитивну і негативну півхвилю сигналу, але його амплітуда не повинна перевищувати встановлену межу, тобто коефіцієнт посилення повинен бути точно налаштований для запобігання перевантаження. Всім вищевказаним умовам відповідає поширена мікросхема низькоспоживаючі операційного підсилювача LM324 .

Алгоритм ДПФ трохи повільніше в порівнянні з швидким перетворенням Фур'є. Але наш аналізатор спектру не вимагає високої швидкості, і якщо він здатний забезпечити швидкість оновлення близько 30 кадрів в секунду, цього буде більш ніж достатньо для візуалізації спектру звукового сигналу. У будь-якому випадку, в нашому варіанті можливо досягти швидкості 100 кадрів в секунду, але це вже занадто високе значення параметра для дворядкового символьного РК індикатора і воно не рекомендується. Частота дискретизації дорівнює 20 кГц для 32 точкового дискретного перетворення Фур'є і оскільки результат перетворення симетричний, нам потрібно використовувати тільки першу половину, тобто перші 16 результатів. Отже, ми можемо відображати частотний спектр в діапазоні до 10 кГц і дозвіл аналізатора становить 10 кГц / 16 = 625 Гц.

Автором конструкції були зроблені спроби збільшення швидкості обчислення ДПФ. Якщо це перетворення має N точок, то ми повинні знайти N2 / 2 значень синуса і косинуса. Для нашого 32 точкового перетворення необхідно знайти 512 значень синуса і косинуса. Але, перш ніж знайти їх нам необхідно обчислити кут (градуси), що займають некториє процесорний час, тому було вирішено використовувати для цих обчислень таблиці значень. При розрахунках в програмі мікроконтролера не використовуються обчислення з плаваючою точкою і числа подвійної точності (double), так як це займе більше часу на обробку на 8-розрядному мікроконтролері. Замість цього значення в таблицях пошуку використовуються 16-розрядні дані цілочисельного типу (integer), помножені на 10000. Потім після виконання перетворення результати діляться на 10000. При такому підході є можливість виконувати 120 32-точкових перетворень в секунду, що більш ніж достатньо для нашого пристрою.

Демонстрація роботи аналізатора спектра на мікроконтролері ATmega32

завантаження

Вихідний код (програма мікроконтролера, таблиці даних синуса, косинуса і кута) - завантажити

blog.vinu.co.in

Новости

Где купить бленда

На одной из семейных фотосессий, ребенок уронил мою бленду, они конечно же оплатили принесенный ущерб, но я не знал где купить замену именно такого качества. Поискал в интернете, но доставка долгая,

Держатель для iphone 5 в машину

Мобильный телефон - это то, без чего современная жизнь просто невооброзима, этот гаджет настолько уверенно и стремительно занял место в нашей жизни, что без него практически каждый буквально из дома

Аренда платья для фотосессии ????
Вы часто видите красивые фотокарточки девушек в роскошных платьях    Большинство думают, что не смогут себе позволить данную фотосессию, ведь покупать платье " на один раз" никому не хочется    Для

Подарочная упаковка
Есть мнение, что упаковка для подарка – это все равно что одежда для человека. Соответственно, по ней будут судить и о чувстве стиля. Конечно, не самого презента, а о вашем. Новый год – это отличный повод

Регулировка пластиковых окон
Во-первых, найти на боковой поверхности створки цапфы – подвижные части прижимного механизма. Их детали выступают над поверхностью больше других элементов. Во-вторых, осмотреть цапфы и обнаружить эксцентрики

Входные двери
Белгород прекрасный город, но криминогенная обстановка в нем продолжает оставаться напряженной. Поэтому входные двери в белгороде должны быть не только красивыми, но и прочными, устойчивыми ко взлому

Заказ суши
Большинство из нас знают свои страхи. Мы можем бояться высоты, пауков или полетов на самолете. Один из наиболее распространенных страхов-это боязнь голода. При столкновении с такой ситуацией происходит

Линолеум
Для любого помещения, с любым функциональным назначением, важно выбрать подходящее по всем параметрам напольное покрытие. Для этого следует учитывать множество нюансов, от технических и стилистически

Книги подарочные
Говорят, книга — лучший подарок. И это правда. Ведь что бы нам ни подарили, радость от этого рано или поздно иссякнет: или когда мы съедим этот подарок, или когда наиграемся им. А книга способна


 PHILIP LAURENCE   Pioneer   Антистресс   Аромалампы   Бизнес   Игры   Косметика   Оружие   Панно   Романтика   Спорт   Фен-Шуй   Фен-Шуй Аромалампы   Часы   ЭКСТРИМ   ЭМОЦИИ   Экскурсии   визитницы   подарки для деловых людей   фотоальбомы  
— сайт сделан на студии « Kontora #2 »
E-mail: [email protected]



  • Карта сайта