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摘 要：随着社会的发展，人民经济水平的提高，人们的娱乐活动也成为我们身边重要一项环节，“音乐”是其中重要的娱乐活动之一，在现实生活中人们只重视了音乐在听觉上的享受而忽略了视觉上冲击。本次研究的是一种基于蓝牙的音乐频谱仪，它是通过蓝牙对手机发射的音频信号进行接收，再通过功率放大以及单片机AD处理和傅里叶分析将音乐的频谱分析显示LED点阵上；我们的优势是功耗低，易于携带。
关键词：音乐；单片机；频谱显示；低功耗
一、音乐频谱的制作设计的目的
社会的高速发展，人们的压力也倍感增大，这时如何选择释放压力的方式也变得格外的重要，不同的人有着不同的释放压力的方法，如果此时的你比较疲劳，那么坐在家中听音乐是一种很不错的放松方式，然而，如果此时你还能根据音调的不同而让它们呈现在你的眼前，想必此时的你心情会放松挺多，压力感自然也会释放很多。
二、音乐频谱的系统设计
音乐频谱是根据音乐声音的高低让LED显示的数目和规律不一样，蓝牙模块进行声音的接收，接收信号提供给两个模块，显示模块是利用采集的音频信号经过电压放大，再进行A/D转换把模拟信号转变成数字信号输送给单片机 STC12LE2052AD采集，然后用单片机去驱动LED点阵显示，功率放大模块是将蓝牙采集的声音信号进行功率放大，再用扬声器将声音播放出来。
三、音乐频谱的硬件设计
3.1 蓝牙接收模块
CC2540是一款完全整合的无线射频功能低功率蓝牙，？数位周边21个通用型输出入界面，2个USART （UART或SPI），全速USB 2.0，2个16位元及2个8位元计时器，专属的连接层计时器用于低功率蓝牙协定时脉，AES128硬体加密/解密功能。先进的类比周边8通道 8到12位元 delta-sigma 类比数位转换器，超低功率类比比较器，内建高效能运算放大器。是一款完整解决方案2.4 GHz系统单晶片，超低消耗功率–感应器应用可使用一个硬币型电池运作超過一年的时间。
3.2功放模块
XPT8871是一款无FM干扰，AB类可选式功率放大器，音频范围内总谐波失真噪声少于1%，XPT8871的应用电路简单，只需极少数外围器件，集成反馈电阻；XPT8871输出不需要外接耦合电容或上举电容和缓冲网络。XPT8871可以通过控制进入休眠模式，从而减少功耗；XPT8871内部具有过热自动关断保护机制。特别适合用于小音量、小体重的便携系统中。
3.3 微处理器的选择
为了突出我们低功耗，易于携带的特点。我们采用的是STC12LE2052AD单片机，他自身有4路PWM，8路高速8bitA/D转换口，通用IO口15个；复位后为准双向口/弱上拉，并且电源电压范围非常宽，其代码指令可完全与我们所学的51代码指令完全吻合，并且其抗干扰性极强。其超小TSSOP-20的封装大大的节省了占用面积。突出了简易携带这一特点；与此同时其超低功耗的特点也与我们的需求吻合。
3.4 A/D转换模块
由于蓝牙模块输出的是模拟信号，所以我们需要将信号转变为数字信号给单片机。A/D模块使用的是单片机自带的AD模块，这是一款8位分辨率最高可以到256级的 A/D 模块。其工作性能比一般的AD芯片要好得多，AD转换时间仅较短，稳定性好。
3.5 显示单元设计
为了突出较为震撼的效果，我们采用的是自己制作的LED点阵模块，根据不同频率段声音的大小，不同频率段显示在不同的一段从左往右频率依次增加，从下往上音量依次增大，从而显示出不同的效果，给人们以视觉上的冲击，让人们尽情的享受音乐的魅力。
四、系统软件设计
4.1 主程序框图
手机与蓝牙模块建立通讯后，手机开始传输音频信号，经过蓝牙接收后一部分给功率放大，另一部分经AD转化后给单片机进行处理，通过程序将信号进行分解，使得不同频率段的频率得以分开，并且根据不同频率段信号的强弱在不同区域内呈现出不同的高度，从而用LED显示出应有的效果。
4.2 数据采集
手机输出的音频信号发射后由蓝牙模块进行接收，蓝牙模块在这起到了一个数据采集的作用。由于蓝牙输出的是模拟信号，因此要将其转化为数字信号再给单片机，单片机自身的AD的精度为V=5/256.
4.3 音频放大
由于要将手机输出的音频信号进行功率放大，在此我们使用集成的功放芯片XPT8871，该电路外围原件较少，宽工作电压，AB/D类功放可选择，其电路如下：
当MODE为1时，为D类功放，当MODE为0时，为AB类功放。
五、结束语
本文以实际情况出发，设计了基于单片机的音乐频谱仪。通过大家动手合作，多次调试，已经能够完成指标。该系统采用单模块设计，将各个模块组装在一起，更加方便调试、维修。
参考文献
[1] 高玉芹.单片机原理与应用及c51编程技术（M）.北京：机械工业出版社，2011.11～36.
[2] 张洪润，张亚凡，邓洪敏.传感器原理及应用（M）.北京：清华大学出版社，2008.256～257.
[3] 郭天祥.51单片机c语言教程——入门、提高、开发、拓展全攻略（M）.北京：电子工业出版社，2009.95～167.
关键词：音乐；单片机；频谱显示；低功耗
一、音乐频谱的制作设计的目的
社会的高速发展，人们的压力也倍感增大，这时如何选择释放压力的方式也变得格外的重要，不同的人有着不同的释放压力的方法，如果此时的你比较疲劳，那么坐在家中听音乐是一种很不错的放松方式，然而，如果此时你还能根据音调的不同而让它们呈现在你的眼前，想必此时的你心情会放松挺多，压力感自然也会释放很多。
二、音乐频谱的系统设计
音乐频谱是根据音乐声音的高低让LED显示的数目和规律不一样，蓝牙模块进行声音的接收，接收信号提供给两个模块，显示模块是利用采集的音频信号经过电压放大，再进行A/D转换把模拟信号转变成数字信号输送给单片机 STC12LE2052AD采集，然后用单片机去驱动LED点阵显示，功率放大模块是将蓝牙采集的声音信号进行功率放大，再用扬声器将声音播放出来。
三、音乐频谱的硬件设计
3.1 蓝牙接收模块
CC2540是一款完全整合的无线射频功能低功率蓝牙，？数位周边21个通用型输出入界面，2个USART （UART或SPI），全速USB 2.0，2个16位元及2个8位元计时器，专属的连接层计时器用于低功率蓝牙协定时脉，AES128硬体加密/解密功能。先进的类比周边8通道 8到12位元 delta-sigma 类比数位转换器，超低功率类比比较器，内建高效能运算放大器。是一款完整解决方案2.4 GHz系统单晶片，超低消耗功率–感应器应用可使用一个硬币型电池运作超過一年的时间。
3.2功放模块
XPT8871是一款无FM干扰，AB类可选式功率放大器，音频范围内总谐波失真噪声少于1%，XPT8871的应用电路简单，只需极少数外围器件，集成反馈电阻；XPT8871输出不需要外接耦合电容或上举电容和缓冲网络。XPT8871可以通过控制进入休眠模式，从而减少功耗；XPT8871内部具有过热自动关断保护机制。特别适合用于小音量、小体重的便携系统中。
3.3 微处理器的选择
为了突出我们低功耗，易于携带的特点。我们采用的是STC12LE2052AD单片机，他自身有4路PWM，8路高速8bitA/D转换口，通用IO口15个；复位后为准双向口/弱上拉，并且电源电压范围非常宽，其代码指令可完全与我们所学的51代码指令完全吻合，并且其抗干扰性极强。其超小TSSOP-20的封装大大的节省了占用面积。突出了简易携带这一特点；与此同时其超低功耗的特点也与我们的需求吻合。
3.4 A/D转换模块
由于蓝牙模块输出的是模拟信号，所以我们需要将信号转变为数字信号给单片机。A/D模块使用的是单片机自带的AD模块，这是一款8位分辨率最高可以到256级的 A/D 模块。其工作性能比一般的AD芯片要好得多，AD转换时间仅较短，稳定性好。
3.5 显示单元设计
为了突出较为震撼的效果，我们采用的是自己制作的LED点阵模块，根据不同频率段声音的大小，不同频率段显示在不同的一段从左往右频率依次增加，从下往上音量依次增大，从而显示出不同的效果，给人们以视觉上的冲击，让人们尽情的享受音乐的魅力。
四、系统软件设计
4.1 主程序框图
手机与蓝牙模块建立通讯后，手机开始传输音频信号，经过蓝牙接收后一部分给功率放大，另一部分经AD转化后给单片机进行处理，通过程序将信号进行分解，使得不同频率段的频率得以分开，并且根据不同频率段信号的强弱在不同区域内呈现出不同的高度，从而用LED显示出应有的效果。
4.2 数据采集
手机输出的音频信号发射后由蓝牙模块进行接收，蓝牙模块在这起到了一个数据采集的作用。由于蓝牙输出的是模拟信号，因此要将其转化为数字信号再给单片机，单片机自身的AD的精度为V=5/256.
4.3 音频放大
由于要将手机输出的音频信号进行功率放大，在此我们使用集成的功放芯片XPT8871，该电路外围原件较少，宽工作电压，AB/D类功放可选择，其电路如下：
当MODE为1时，为D类功放，当MODE为0时，为AB类功放。
五、结束语
本文以实际情况出发，设计了基于单片机的音乐频谱仪。通过大家动手合作，多次调试，已经能够完成指标。该系统采用单模块设计，将各个模块组装在一起，更加方便调试、维修。
参考文献
[1] 高玉芹.单片机原理与应用及c51编程技术（M）.北京：机械工业出版社，2011.11～36.
[2] 张洪润，张亚凡，邓洪敏.传感器原理及应用（M）.北京：清华大学出版社，2008.256～257.
[3] 郭天祥.51单片机c语言教程——入门、提高、开发、拓展全攻略（M）.北京：电子工业出版社，2009.95～167.