C51單片機FFT OLED顯示程序

ID:460753 · 發表于 2020-4-8 11:07

經過10幾天的努力，參考http://www.zg4o1577.cn/bbs/dpj-122556-1.html貼子，終于完成OLED C51頻譜顯示，實際測試頻譜范圍約500Hz-20KHz，64個點約150ms。
制作出來的實物圖如下：

單片機源程序如下:

/*
0.芯片為STC15W4K58S4
1.使用的為IIC OLED,端口為OLED_SDA=P0^1;OLED_SCL=P0^0;
2.AD輸入為P1^6;
3.晶振選擇為內置，24M；
*/
#include <math.h>
#include "OLED.h"
#define FFT_N 64 //定義福利葉變換的點數
#define PI 3.1415926535897932384626433832795028841971 //定義圓周率值
#define Process_sensitivity 0 //修改Process_sensitivity的數值個調整頻譜變化幅度，不建議超過4
unsigned char tmrcnt=0;
float ADC_OutBuf[FFT_N/4];
struct compx ADC_InBuf[FFT_N]; //FFT輸入和輸出：從S[0]開始存放，根據大小自己定義
float SIN_TAB[FFT_N/4+1]; //定義正弦表的存放空間
struct compx {float real,imag;};
struct compx EE(struct compx a,struct compx b)
{
struct compx c;
c.real=a.real*b.real-a.imag*b.imag;
c.imag=a.real*b.imag+a.imag*b.real;
return(c);
}
void create_sin_tab(float *sin_t)
{
int i;
for(i=0;i<=FFT_N/4;i++)
sin_t[i]=sin(2*PI*i/FFT_N);
}
float sin_tab(float pi)
{
int n;
float a=0;
n=(int)(pi*FFT_N/2/PI);
if(n>=0&&n<=FFT_N/4)
a=SIN_TAB[n];
else if(n>FFT_N/4&&n<FFT_N/2)
{
n-=FFT_N/4;
a=SIN_TAB[FFT_N/4-n];
}
else if(n>=FFT_N/2&&n<3*FFT_N/4)
{
n-=FFT_N/2;
a=-SIN_TAB[n];
}
else if(n>=3*FFT_N/4&&n<3*FFT_N)
{
n=FFT_N-n;
a=-SIN_TAB[n];
}
return a;
}
float cos_tab(float pi)
{
float a,pi2;
pi2=pi+PI/2;
if(pi2>2*PI)
pi2-=2*PI;
a=sin_tab(pi2);
return a;
}
void FFT(struct compx *xin)
{
register int f,m,nv2,nm1,i,k,l,j=0;
struct compx u,w,t;
nv2=FFT_N/2; //變址運算，即把自然順序變成倒位序，采用雷德算法
nm1=FFT_N-1;
for(i=0;i<nm1;i++)
{
if(i<j) //如果i<j,即進行變址
{
t=xin[j];
xin[j]=xin[i];
xin[i]=t;
}
k=nv2; //求j的下一個倒位序
while(k<=j) //如果k<=j,表示j的最高位為1
{
j=j-k; //把最高位變成0
k=k/2; //k/2，比較次高位，依次類推，逐個比較，直到某個位為0
}
j=j+k; //把0改為1
}
{
int le,lei,ip; //FFT運算核，使用蝶形運算完成FFT運算
f=FFT_N;
for(l=1;(f=f/2)!=1;l++) //計算l的值，即計算蝶形級數
;
for(m=1;m<=l;m++) // 控制蝶形結級數
{ //m表示第m級蝶形，l為蝶形級總數l=log（2）N
le=2<<(m-1); //le蝶形結距離，即第m級蝶形的蝶形結相距le點
lei=le/2; //同一蝶形結中參加運算的兩點的距離
u.real=1.0; //u為蝶形結運算系數，初始值為1
u.imag=0.0;
w.real=cos_tab(PI/lei); //w為系數商，即當前系數與前一個系數的商
w.imag=-sin_tab(PI/lei);
for(j=0;j<=lei-1;j++) //控制計算不同種蝶形結，即計算系數不同的蝶形結
{
for(i=j;i<=FFT_N-1;i=i+le) //控制同一蝶形結運算，即計算系數相同蝶形結
{
ip=i+lei; //i，ip分別表示參加蝶形運算的兩個節點
t=EE(xin[ip],u); //蝶形運算，詳見公式
xin[ip].real=xin[i].real-t.real;
xin[ip].imag=xin[i].imag-t.imag;
xin[i].real=xin[i].real+t.real;
xin[i].imag=xin[i].imag+t.imag;
}
u=EE(u,w); //改變系數，進行下一個蝶形運算
}
}
}
}
void Timer0Init(void) //1毫秒@24.000MHz
{
AUXR |= 0x80; //定時器時鐘1T模式
TMOD &= 0xF0; //設置定時器模式
TL0 = 0x40; //設置定時初值
TH0 = 0xA2; //設置定時初值
TF0 = 0; //清除TF0標志
TR0 = 1; //定時器0開始計時
ET0 = 1;
}
void Delay(unsigned short n)
{
unsigned short x;
while (n--)
{
x = 5000;
while (x--);
}
}
void InitADC()
{
P1ASF = 0xff; //設置P1口為AD口
ADC_CONTR =0x80|0x60;
Delay(2); //ADC上電并延時
}
unsigned short GetADCResult(unsigned char ch)//ch為輸入端口
{
ADC_RES = 0;
ADC_RESL = 0;
ADC_CONTR =0x80|0x60|ch|0x08;
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
while (!(ADC_CONTR & 0x10));
ADC_CONTR &= ~0x10;
return ((unsigned short)(ADC_RES<<2)+ADC_RESL);
}
void processfft(void)
{
unsigned char data pt=0,i,high,x,temp,p,j;
for(pt=0;pt<(FFT_N);pt++)
{
ADC_InBuf[pt].imag=0;
}
FFT(ADC_InBuf);
for(pt=2,i=0;pt<(FFT_N/2+1);pt+=2)
{
ADC_OutBuf[i++] = sqrt(ADC_InBuf[pt].real*ADC_InBuf[pt].real+ADC_InBuf[pt].imag*ADC_InBuf[pt].imag);
}
for(i=0;i<(FFT_N/4);i++)
{
high=(((unsigned char)ADC_OutBuf[i])>>Process_sensitivity);//修改Process_sensitivity的數值個調整頻譜變化幅度，不建議超過4
for(x=0;x<8;x++)
{
OLED_SetPos(i*8,7-x);
temp=0x00;
for(j=0;j<8;j++)
{
OLED_WriteData(temp);
}
}
if(high>64)high=64;
if(high==0)high=1;
p=high/8;
for(x=0;x<p;x++)
{
OLED_SetPos(i*8,7-x);
temp=0xff;
for(j=0;j<7;j++)
{
OLED_WriteData(temp);
}
}
OLED_SetPos(i*8,7-(high/8));
temp=~0xff>>(high%8);
for(j=0;j<7;j++)
{
OLED_WriteData(temp);
}
}
}
void main()
{
unsigned char i;
P0M1=0x00;
P0M0=0x00;
P1M1=0xc0; //設定AD輸入為P16/P17，實際只用了P16
P1M0=0x00;
EA=1;
Oled_Init();
Timer0Init();
InitADC();
create_sin_tab(SIN_TAB);
while(1)
{
if(tmrcnt>=70)
{
P55=1;
for(i=0;i<(FFT_N);i++)
{
ADC_InBuf[i].real=((GetADCResult(6))<<Process_sensitivity);//修改Process_sensitivity的數值個調整頻譜變化幅度，不建議超過4
}
processfft();
P55=0;
tmrcnt=0;
}
}
}
void Time0() interrupt 1
{
tmrcnt++;
}

復制代碼

ID:582255 · 發表于 2020-4-17 22:23

樓主有仿真不

ID:169891 · 發表于 2021-7-27 09:40

正需要用到FFT，謝謝樓主

ID:206695 · 發表于 2021-8-1 14:50

樓主能說說怎么用嗎

ID:422023 · 發表于 2021-9-23 21:59

可否注釋下processfft()里的每是怎么來的。得出的結果又是什么？

ID:156220 · 發表于 2022-7-2 09:32

參考參考，謝謝樓主的分享

ID:962396 · 發表于 2022-7-2 11:29

學習，謝謝樓主無私的分享

ID:164385 · 發表于 2022-7-3 12:05

親，半年報把那兩個工具也共享一下？謝謝！

ID:1063066 · 發表于 2023-2-14 22:37

不錯可以參考一下

ID:1063621 · 發表于 2023-7-15 17:42

你好，這個代碼怎樣設置頻率，我想把顯示的頻率做更低一些60Hz-20K

ID:285069 · 發表于 2023-7-16 09:38

謝謝樓主無私的分享

ID:460753 · 發表于 2023-7-18 08:03

7631001 發表于 2022-7-3 12:05
親，半年報把那兩個工具也共享一下？謝謝！

兩個工具，一個是音頻信號發生器，一個是邏輯分析儀。上傳了信號發生器，邏輯分析議我用的是金沙灘的，百度一下即可。

ID:582109 · 發表于 2023-7-22 22:28

有時間研究一下

ID:1017706 · 發表于 2023-9-15 17:13

剛好可以來測試一下，謝謝分享

ID:1098277 · 發表于 2023-11-2 22:36

STC15W4K58S4 支持float 類型嗎？
是否可以直接在不支持float上跑

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C51單片機FFT OLED顯示程序

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