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led音乐频谱显示课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解LED音乐频谱显示的原理，掌握基础电子元件的功能和使用方法。
2. 学生能掌握编程控制LED灯亮灭的基本技巧，了解与音乐频谱显示相关的编程知识。
3. 学生能够解释简单电路的工作原理，并了解如何将其与音乐信号相结合。
技能目标：1. 学生能够设计并搭建简单的LED音乐频谱显示装置，进行功能测试和调试。
2. 学生通过实践操作，掌握使用编程软件对LED音乐频谱进行编程控制的能力。
3. 学生能够通过团队合作，解决在制作过程中遇到的技术难题。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对电子技术和编程的兴趣，激发创新思维和探索精神。
2. 学生在团队协作中，学会相互尊重、支持和沟通，培养合作精神。
3. 学生能够认识到科技在音乐领域的应用，提高对科技与艺术融合的认识，培养审美情趣。
本课程针对初中年级学生，结合电子技术和编程知识，以实践性、趣味性和创新性为特点。
在教学过程中，注重培养学生的动手能力、逻辑思维和团队协作能力，使学生在实践中掌握知识，提高技能，培养良好的情感态度价值观。
通过分解课程目标为具体的学习成果，为教学设计和评估提供明确方向。
二、教学内容1. 电子元件基础知识：讲解电阻、电容、二极管、三极管等基础电子元件的功能和用途，结合教材相关章节，让学生了解电子元件在电路中的作用。
2. LED灯特性与应用：介绍LED灯的基本特性，如亮度、颜色、电压等，并讲解其在音乐频谱显示中的应用。
3. 电路原理与设计：教授简单电路的搭建方法，分析音乐频谱显示电路的原理，指导学生设计符合需求的电路图。
4. 编程知识：结合教材，教授Arduino编程基础知识，如变量、循环、条件语句等，并讲解如何利用编程控制LED灯的亮灭。
5. 音乐信号处理：介绍音乐信号的特点，如何从音频信号中提取频谱信息，以及如何将频谱信息与LED灯亮度对应起来。
6. 实践操作：安排学生进行分组实践，每组设计并搭建一个LED音乐频谱显示装置，通过编程和调试，实现音乐频谱的实时显示。
Arduino⼊门笔记（4）：⽤蜂鸣器演奏⾳乐并配有LED闪烁转载请注明：@⼩五义欢迎加⼊讨论群 64770604⼀、本次实验所需器材1、Arduino板 https:///item.htm?spm=a1z10.5-c-s.w4002-158********.16.AtgoEm&id=5450933403952、⽆源蜂鸣器：⼀种⼀体化结构的电⼦讯响器，分为有源蜂鸣器与⽆源蜂鸣器。
这⾥的“源”不是指电源，⽽是指震荡源，有源蜂鸣器内部带震荡源，所以只要⼀通电就会响，⽽⽆源内部不带震荡源，所以如果仅⽤直流信号⽆法令其鸣叫，必须⽤2K-5K的⽅波去驱动它。
从外观上看，两种蜂鸣器区别不⼤，但将两种蜂鸣器的引脚都朝上放置时，可以看出有绿⾊电路板的⼀种是⽆源蜂鸣器，没有电路板⽽⽤⿊胶封闭的⼀种是有源蜂鸣器。
如图：3、LED：⼀个4、杜邦线：若⼲5、⾯包板：⼀个⼆、⽆源蜂鸣器发声实验通过上⽹查询参数，得到其⼯作电压为5V，和arduino控制板数字端⼝输出电压⼀致，所以不需要接电阻，于是其与arduino的布线图和原理图如下：把下⾯的代码上传到arduino控制板上：int tonepin=6;//设置控制蜂鸣器的数字6脚void setup(){pinMode(tonepin,OUTPUT);//设置数字IO脚模式，OUTPUT为输出}void loop(){unsigned char i,j;while(1){for(i=0;i<80;i++)//输出⼀个频率的声⾳{digitalWrite(tonepin,HIGH);//发声⾳delay(1);//延时1msdigitalWrite(tonepin,LOW);//不发声⾳delay(1);//延时ms}for(i=0;i<100;i++)//输出另⼀个频率的声⾳,这⾥的100与前⾯的80⼀样，⽤来控制频率，可以⾃⼰调节{digitalWrite(tonepin,HIGH);delay(2);digitalWrite(tonepin,LOW);delay(2);}}}从上⾯的代码可以看出，for语句中的80、100控制了频率，delay控制了时长，类似与⾳乐中的节拍。
arduino实验报告Arduino实验报告引言Arduino是一款开源的电子原型平台，通过简单的硬件和软件结合，可以实现各种创意和创新的项目。
本文将对Arduino进行实验探究，展示其在电子制作中的应用和潜力。
一、Arduino简介Arduino是由意大利的团队开发的一款开源电子平台，它基于易于使用的硬件和软件，使得电子制作变得简单易行。
Arduino板上有输入输出引脚，可以连接各种传感器和执行器，通过编写简单的代码，实现各种功能。
二、实验一：LED闪烁LED闪烁是Arduino的入门实验之一。
通过连接一个LED灯到Arduino板上的数字引脚，编写代码使其闪烁，可以初步了解Arduino的基本操作和编程语言。
三、实验二：温度监测温度监测是Arduino在传感器应用方面的一个典型实验。
通过连接温度传感器到Arduino的模拟引脚，编写代码读取传感器的数值，并将其转化为温度显示在串口监视器上。
四、实验三：无线通信Arduino通过无线模块可以实现与其他设备的通信。
通过连接无线模块到Arduino的串口引脚，编写代码实现与另一个Arduino板或者计算机的通信，可以实现远程控制和数据传输等功能。
五、实验四：机器人控制Arduino可以用于控制机器人的运动。
通过连接电机驱动器和传感器到Arduino，编写代码实现机器人的运动控制和避障等功能，可以制作出简单的智能机器人。
六、实验五：音乐播放器Arduino可以用于控制音乐播放。
通过连接音乐模块和扬声器到Arduino，编写代码实现音乐的播放和控制，可以制作出简单的音乐播放器。
七、实验六：环境监测Arduino可以用于环境监测。
通过连接各种传感器到Arduino，编写代码读取传感器的数值，并将其显示在LCD屏幕上，可以实现对温度、湿度、光照等环境参数的监测。
八、实验七：物联网应用Arduino可以与互联网进行连接，实现物联网应用。
通过连接以太网模块到Arduino，编写代码实现与云平台的通信，可以实现远程监控、数据上传等功能。
基于Arduino的⾳乐动感节奏灯1、⾳乐动感节奏灯是个什么东西？ 前段时间听⾳乐觉得⽆聊，便想着⾳乐光听也没意思啊，能不能 “看见” ⾳乐呢？于是⾕歌了⼀番，发现还真有⼈做了将⾳乐可视化的东西，那就是⾳乐节奏灯。
说的简单点就是LED灯光颜⾊亮度等随着⾳乐的节奏⽽发⽣变化，看了下他们的实现⽅法有很多，不过⼤都⽐较复杂，⽽且灯只能够做节奏灯也⽐较浪费，于是我便动⼿做了⼀个既可以当作普通台灯使⽤，⼜可以随着⾳乐⽽闪烁的动感节奏灯，⼀举两得。
2、做这个东西需要准备哪些材料？ ⼯欲善其事，必先利其器。
那么做这样⼀个⾳乐动感节奏等需要准备哪些材料呢？ Arduino UNO 开发板声⾳传感器（最好买Arduino专⽤的）BLE蓝⽛4.0模块WS2812B彩⾊灯带灯罩3D打印底座电源线和杜邦线若⼲以上材料可以在淘宝买到，灯罩和3D打印的底座可以按照⾃⼰的实际需求来进⾏⾃⼰选择，为了防⽌打⼴告的嫌疑我就不放购买链接了，可以⾃⾏设计打印~3、做这个东西需该怎么做？ 准备好上述的材料之后，我们就可以开始进⾏灯的制作啦~，节奏灯的主要结构如下图：我们使⽤Arduino UNO作为主要的计算和处理模块，蓝⽛4.0模块和⼿机进⾏通信，利⽤⼿机APP来选择模式（后续会讲），在节奏灯的模式下，通过声⾳传感器来采集声⾳，通过得到的声⾳来控制灯带的颜⾊和闪烁，在彩⾊灯的模式下，利⽤⼿机来控制灯的颜⾊，理论上的有160万可调颜⾊。
接下来介绍下详细的步骤。
3.1 安装开发环境 Window：将下载好的blinker库解压到我的电脑>⽂档>Arduino>libraries ⽂件夹中 Mac OS：将下载好的blinker库解压到⽂稿>Arduino>libraries ⽂件夹中 可以在⽂件->⽰例查看库是否安装成功。
3.2 连接线路 具体的线路图由于时间原因没有画，所以直接按照后续的代码可以找到每个模块的连接⽅式，当然这些连接⽅式都可以⾃定义，然后在代码内做简单修改即可。
题目：基于FPGA的音频频谱显示器设计与仿真目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)2 设计原理和方法 (2)2.1 基本原理 (2)2.2 频谱简介 (2)2.3 ADC数据采样 (3)2.4 频谱分析原理 (3)2.4.1 频谱分析方法比较 (3)2.4.2 FFT算法 (4)3 电路单元模块设计 (5)3.1 ADC0809及其功能 (5)3.2 A/D转换采集控制模块 (6)3.3 FFT算法模块 (7)4 音乐频谱显示器的Quartus仿真 (10)4.1 A/D转换采集控制仿真 (10)4.2 FFT算法模块的仿真 (10)5 总结与体会 (11)6 参考文献 (12)附录 (13)摘要本文介绍了一种采用单片FPGA芯片进行音乐频谱显示器的设计方法，并给出了所涉及的相关知识的详细介绍，主要阐述如何使用新兴的EDA器件取代传统的电子设计方法，利用FPGA的可编程性，简洁而又多变的设计方法，缩短了研发周期，提高了显示器的性能。
本设计对音乐频谱显示器的一些基本功能，如：AD转换、数据采样、FFT算法、点阵显示等做了详细说明。
主要包括采用了FPGA 芯片，使用VHDL语言进行编程，使其具有了更强的移植性，更加利于产品升级。
关键词：VHDL；AD转换；QuartusⅡ；FPGAAbstractThis article describes the design method of a single FPGA chip music spectrum display, and gives details of the knowledge involved, mainly on how to use emerging EDA devices replace the traditional electronic design, the use of the FPGA canprogramming, a concise and changing design methods, to shorten the development cycle, improve the performance of the display. The design of the music spectrum display some basic functions, such as: AD conversion, data sampling, FFT algorithm, dot-matrix display, and so do the detailed instructions. The main FPGA chip, using VHDL language programming, it has more portability, more conducive to product upgrades.Keywords: VHDL; AD conversion; Quartus Ⅱ; the FPGA1 绪论音乐频谱显示是将音乐产生的信号强度按频率顺序展开，使其成为频率的函数，并考察变化规律，并且按一定的频率范围在16*16LED点阵上显示出来。
arduino oled 屏幕函数（原创版）目录1.Arduino OLED 屏幕简介2.Arduino OLED 屏幕的功能3.Arduino OLED 屏幕的函数4.如何使用 Arduino OLED 屏幕函数5.总结正文【1.Arduino OLED 屏幕简介】Arduino OLED 屏幕是一种基于 Arduino 的开发板，它可以方便地用于显示各种信息。
OLED（Organic Light Emitting Diode，有机发光二极管）屏幕具有高对比度、低功耗和快速响应等特点，使其成为显示设备的理想选择。
【2.Arduino OLED 屏幕的功能】Arduino OLED 屏幕具有以下功能：- 显示文本和图形- 显示动画和视频- 用作简易触摸屏- 连接外部设备，如传感器和显示器【3.Arduino OLED 屏幕的函数】Arduino OLED 屏幕提供了一系列函数，用于控制屏幕的显示。
以下是一些常用的函数：- init()：初始化 OLED 屏幕- drawString()：在屏幕上显示文本- draw()：在屏幕上绘制图形- clearDisplay()：清空屏幕显示- setCursor()：设置光标位置- setColor()：设置显示颜色【4.如何使用 Arduino OLED 屏幕函数】要在 Arduino 项目中使用 OLED 屏幕函数，首先需要安装 Arduino OLED 库。
然后，按照以下步骤进行操作：1.定义 OLED 屏幕的大小和位置2.调用 init() 函数初始化屏幕3.使用 drawString() 和 draw() 函数显示文本和图形4.使用 clearDisplay() 和 setCursor() 函数清空屏幕和设置光标位置5.使用 setColor() 函数设置显示颜色【5.总结】Arduino OLED 屏幕为开发者提供了一个便捷的显示设备，通过各种函数可以实现丰富的显示效果。
Arduino 概述
Arduino是一个基于易用硬件和软件的原型平台（开源）。
它由可编程的电路板（称为微控制器）和称为Arduino IDE（集成开发环境）的现成软件组成，用于将计算机代码写入并上传到物理板。
主要特点是：
∙Arduino板卡能够读取来自不同传感器的模拟或数字输入信号，并将其转换为输出，例如激活电机，打开/关闭LED，连接到云端等多种操作。
∙你可以通过Arduino IDE（简称上传软件）向板上的微控制器发送一组指令来控制板功能。
∙与大多数以前的可编程电路板不同，Arduino不需要额外的硬件（称为编程器）来将新代码加载到板上。
你只需使用USB线即可。
∙此外，Arduino IDE使用C++的简化版本，使其更容易学习编程。
∙最后，Arduino提供了一个标准的外形规格，将微控制器的功能打破成更易于使用的软件包。
Arduino板的类型
根据使用的不同微控制器，可提供各种Arduino板。
然而，所有Arduino板都有一个共同点：它们通过Arduino IDE编程。
差异基于输入和输出的数量（可以在单个板上使用的传感器，LED和按钮的数量），速度，工作电压，外形尺寸等。
一些板被设计为嵌入式，并且没有编程接口（硬件），因此你需要单独购买。
有些可以直接从3.7V电池运行，其他至少需要5V。
以下是可用的不同Arduino板的列表。
基于ATMEGA328微控制器的Arduino板
基于ATMEGA2560微控制器的Arduino板卡
基于AT91SAM3X8E微控制器的Arduino板卡。
arduino显示屏蜂鸣器,风扇加一起的创意作品
一个创意作品的想法是通过Arduino控制一个显示屏、一个蜂鸣器和一个风扇，来创建一个智能温度显示和报警系统。
实现方法：
1. 使用Arduino连接一个温度传感器，通过传感器读取当前环境的温度值。
2. 将温度值显示在连接的显示屏上，可以使用LCD显示屏或者LED数码管等。
3. 设置一个温度阈值，当环境温度超过或低于此阈值时，触发报警功能。
4. 当温度超过阈值时，蜂鸣器发出声音警示。
5. 当温度超过阈值时，风扇开始运行，以降低环境温度。
这个创意作品可以在很多场景中应用，例如室内温度控制，温室温度监测等。
通过Arduino控制显示屏、蜂鸣器和风扇的组合，可以实现温度显示和实时报警，提高温度管理的准确性和效率。
【方案概述】在家庭影院、卡拉OK等音响系统中，实时显示音乐信号的频谱将为音乐系统增添不少色彩。
这里采用Arduino来实现这一效果，具体系统设计原理图如图1：整个系统分前端放大、ADC采集转换、FFT频谱计算、LED点阵驱动四部分组成。
下面分不分对各个不分进行说明：1.前端放大电路直接从电脑音频孔取出的音频信号是个交流信号，电压幅值约100mv~500mv左右，而ADC只能采样正电压，为了充分利用ADC的采样精度，需要将音频信号放大并叠加一个直流分量（有点类似数字示波器的前端电路），在设计中我直接用了一个音频集成功放LM386，原理图如下（参数以网上实际参数为准）：测试从386的5脚取出信号，刚好有2.5V的直流电压，另外放大倍数约20倍。
2.ADC采样直接接入atmega8的模拟输入端即可。
这里要注意采样频率，按照采样定理，采样频率要大于信号频率的两倍，这些上课时大家都学过，就不展开了。
而我们音频信号频率范围在20Hz~20kHz之间，按照最大的频率来算，要求ADC 采样频率不得小于40kHz。
在Arduino的教程中介绍其ADC完成一次采样转换的时间要100μ秒，约10K的采样率，不符合上述对音频信号采样最低频率的要求，在网上找到解决办法如下：复制内容到剪贴板代码:#define FASTADC 1// defines for setting and clearing register bits#ifndef cbi#define cbi(sfr, bit) (_SFR_BYTE(sfr) &= ~_BV(bit))#endif#ifndef sbi#define sbi(sfr, bit) (_SFR_BYTE(sfr) |= _BV(bit))#endif//。
//在setup()函数中添加#if FASTADC//set prescale to 16sbi(ADCSRA,ADPS2) ;cbi(ADCSRA,ADPS1) ;cbi(ADCSRA,ADPS0) ;#endif如此转换频率理论达到60K左右，添加一些其他处理代码后测试得到的一次采样率约为48K，符合要求。
3.LED点阵屏驱动为了美观，采用方形发光二极管（蓝色）来焊接的一个8*13的LED点阵屏，原理图跟常见的8*8的一样。
由于开发板IO口的限制，只有14个数字IO 口，所以采用2块74HC595串转并，用来扫描13个公共端，数据段直接由数字IO驱动，这里要注意限流：一是LED的最大电流，二是595最大灌电流，三是atmega8的最大输出电流。
【制作步骤】以下是制作过程中的一些贴图：#define FASTADC 1// defines for setting and clearing register bits#ifndef cbi#define cbi(sfr, bit) (_SFR_BYTE(sfr) &= ~_BV(bit))#endif#ifndef sbi#define sbi(sfr, bit) (_SFR_BYTE(sfr) |= _BV(bit))#endif//设置595的控制IO脚int SCLK = 8;int LCLK = 9;int SDI = 10;int SN = 64;int analogPin=0;int offset=500;struct compx //定义复数结构体{float re;float im;};struct compx s[ 64 ];unsigned char tab[9]={0x00,0x01,0x03,0x07,0x0f,0x1f,0x3f,0x7f,0xff}; unsigned int tab2[13]={0xfffe,0xfffd,0xfffb,0xfff7,0xffef,0xffdf,0xffbf,0xff7f,0xfeff,0xfdff,0xfbff,0xf7ff,0xefff};struct compx cpx_multiplication(struct compx,struct compx); //复数乘法函数的声明void FFT(struct compx xin[],int N); //FFT函数的声明void ADC_SAMPLE();void init595(){digitalWrite(SCLK,LOW);digitalWrite(LCLK,LOW);digitalWrite(SDI,LOW);}void send_led(unsigned char dat){for(int i=0;i<8;i++)digitalWrite(i,dat&0x01);dat = dat>>1;}}void send_595(unsigned int dat){unsigned char i;for(i=0;i<13;i++){//SDI = dat&0x01;digitalWrite(SDI,dat&0x01);digitalWrite(SCLK,HIGH);digitalWrite(SCLK,LOW);dat = dat>>1;}}void setup(){unsigned char i;#if FASTADC//set prescale to 16sbi(ADCSRA,ADPS2) ;cbi(ADCSRA,ADPS1) ;cbi(ADCSRA,ADPS0) ;#endiffor(i=0;i<=10;i++){//依次设置1~6个数字引脚为输出模式 pinMode(i,OUTPUT);//设置第i个引脚为输出模式digitalWrite(i,LOW);}init595();}void loop(){int val[64];unsigned char i,j;ADC_SAMPLE();FFT(s,SN);for(i=0,j=0,m=0;i<SN/2;i+=2){val[j]=int(sqrt(pow(s[i].re,2)+pow(s[i].im,2))/40); if(j<13){if(val[j]>8)val[j] = 8;send_led(tab[val[j]]);send_595(tab2[j]);digitalWrite(LCLK,HIGH);digitalWrite(LCLK,LOW);}j+=1;}}/*复数乘法*/struct compx cpx_multiplication (struct compx a1,struct compx b2){struct compx b3;b3.re=a1.re*b2.re-a1.im*b2.im;b3.im=a1.re*b2.im+a1.im*b2.re;return(b3);}/*FFT函数*/void FFT(struct compx xin[],int N) {int f,m,nv2,nm1,i,k,j=1,l;struct compx v,w,t;int le,lei,ip;float pi=3.14159265;nv2=N/2;f=N;for(m=1;(f=f/2)!=1;m++){;}nm1=N-1;for(i=0;i<nm1;i++) //倒序操作{if(i<j){t=xin[j];xin[j]=xin[i];xin[i]=t;}k=nv2; //k为倒序中相应位置的权值while(k<j){j=j-k;k=k/2;}j=j+k;}/***************************************************/ for(l=1;l<=m;l++){le=pow(2,l); //乘方lei=le/2;v.re=1.0;v.im=0.0;w.re=cos(pi/lei); //旋转因子w.im=(-1)*sin(pi/lei);for(j=1;j<=lei;j++) //控制蝶形运算的级数{for(i=j-1;i<N;i=i+le) //控制每级蝶形运算的次数{ip=i+lei;t=cpx_multiplication(xin[ ip ] ,v);xin[ ip ].re=xin[ i ].re-t.re; //蝶形计算xin[ ip ].im=xin[ i ].im-t.im; xin[ i ].re=xin[ i ].re+t.re; xin[ i ].im=xin[ i ].im+t.im; }v=cpx_multiplication(v,w);}}}/*ADC采样*/void ADC_SAMPLE(){int i;for(i=0;i<SN;i++){s[i].re=float((analogRead(analogPin)-offset))/6; // read the input pins[i].im=0;}}【物料清单】【参考资料】fft.rar (14.31 KB)FFT结果的物理意义.rar (2.9 KB)或者参考其他网友的资料：/tlptotop/blog/item/386c4ca3924086a2caefd0c5.html/showtopic-326062.html/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=4542340&bbs_id=9999/bbs/redirect.php?tid=8451&goto=lastpost#lastpost。
