Устройство отображения аудио спектра

Бесплатные VST анализаторы спектра

Всем привет, сегодня представляем вашему вниманию небольшой набор из анализаторов спектра для мониторинга звука ваших инструментов и эффектов.

Важнейшим этапом в обработке является анализ сигнала. Анализатор спектра — это прибор как раз позволяющий «визуализировать» звук, и помогающий обнаружить как частотные конфликты так и другие неточности. Каждый раз, когда любой аудио-сигнал поступает в анализатор, программа работает и строит график, который отображает частотную характеристику сигнала, равно как и громкость каждой отдельно взятой частоты.
Но ни в коем случае не стоит забывать про свои уши, ведь можно пойти по ложному пути долго занимаясь разглядыванием графиков. Главное помните, слух — наше все.

SPAN от Voxengo

SPAN высокоточный, не требовательный к ресурсам спектральный анализатор от отечественного программиста Алексея Ванеева. Плагин имеет хорошо продуманный и нереально удобный интерфейс, с возможностью изменения масштаба окна. Спектральный анализатор работает в режиме реального времени и использует алгоритм основанный на быстрых преобразованиях Фурье (алгоритм позволяющий сократить время спектрального анализа). В целом это очень качественный и удобный анализатор с достаточным количеством настроек для отображения данных, и что не мало важно бесплатный.

Скачать можно по ссылке: SPAN

FreqAnalyst от Blue Cat Audio

Blue Cat’s FreqAnalyst это анализатор спектра с высокой степенью разрешения для полного контроля над анализом содержимого вашего аудио сигнала. Его гибко настраиваемый пользовательский интерфейс с функцией «прозрачности» позволяет полностью интегрироваться в вашем аудио приложении, проверить спектр и не закрывая поместить позади. Специально разработанная система определения порога входящего сигнала, поможет вам с легкостью определится с важными частями спектра. Либо вы можете с увеличением масштаба дисплея проверить только интересующую вас часть на графике.

Скачать можно по ссылке: Blue Cat’s Freq Analyst

S SpectrumAnalyzer Free от SIR Audio Tools

SpectrumAnalyzer Free бесплатный многоканальный спектра анализатор с возможностью визуализации сигнала с двух звуковых дорожек. Он показывает соотношение громкости и частоты звука, гармоники, ширину полос, а также преобладающие частоты.
Плагин в реальном времени может произвести анализ двух источников сигнала рядом друг с другом, что будет крайне полезно при настройке эквализации в случае обнаружения конфликтующих частот. Анализатор также включает в себя аналоговое отображение, FFT и позволяет пользователю настроить мониторинг пиков, время задержки эквализации и анализ RMS.

Скачать можно по ссылке: Spectrum Analyzer Free

Sonogram SG-1 от ag-works

Sonogram SG-1 быстрый и подробный спектральный анализ в реальном времени.
Плагин немного отличается от других анализаторов, и является на самом деле сонограммой (она же спектрограмма), но по сути это просто другой тип анализатора спектра. Попробуйте воспользоваться им при анализе ваших последних миксов, например, чтобы проконтролировать очень высокие частоты.

Скачать можно по ссылке: Sonogram SG-1

The Seeker от Himiltungl Labs

Himiltungl Labs The Seeker быстрый и динамический анализатор спектра, с безумным расширением вплоть до 1/192 октав. Двойной график отобразит динамику и амплитуду одновременно, а гибкое время интеграции в пределах 10 — 500 мс отлично подойдет для различных типов материала. Плагин оптимизирован для более низкого использования ресурсов ЦП, имеет возможность изменения размера, и позволяет сделать минимальный пользовательский интерфейс.

Скачать можно по ссылке: The Seeker

#free #analyzer #spectre #бесплатные_программы

32-полосный анализатор-визуализатор спектра звуковых частот на Arduino

В этой статье мы рассмотрим создание 32-полосного анализатора-визуализатора спектра звуковых частот на основе платы Arduino. Надеемся, что этот проект вызовет интерес у аудио энтузиастов и любителей электроники, увлекающихся программированием Arduino. Компоненты, используемые в данном проекте, сравнительно дешево стоят, поэтому собрать его будет достаточно просто.

Основные особенности данного анализатора спектра:

  • использует легко устанавливаемые библиотеки “arduinoFFT” и “MD_MAX72xx”;
  • пять различных режимов отображения, переключаемых кнопкой;
  • смешивание правого и левого каналов аудио сигнала, поэтому вы не пропустите ни один звук;
  • использование 32х8 матричного дисплея из светодиодов, вы можете изменить это по своему желанию;
  • аудио сигнал можно подать с выхода наушников или с выхода Line-out звуковой системы или усилителя.

Необходимые компоненты

  1. Плата Arduino Nano (купить на AliExpress) или Uno (купить на AliExpress).
  2. Светодиодный матричный дисплей 32х8.
  3. Кнопочный переключатель.
  4. Конденсатор 100 нФ (2 шт.) (купить на AliExpress).
  5. Резисторы 5 кОм (3 шт.), 10 кОм (1 шт.), 100 кОм (2 шт.) (купить на AliExpress).
  6. Источник питания с напряжением 5 В (можно по кабелю USB от компьютера).

Значения сопротивлений резисторов не являются «строгими», вы можете варьировать их в небольших пределах по своему желанию. Но значения сопротивлений R1 и R2 (см. схему ниже) должны быть одинаковыми.

Общие принципы работы проекта

Плата Arduino сконструирована на основе микроконтроллера ATmega328P и имеет встроенные аналогово-цифровые преобразователи (в англ. аббревиатуре ADC — Analog To Digital converter), которые в нашем проекте используются для преобразования поступающего аналогового аудио сигнала в цифровую форму. АЦП Arduino производит дискретизацию поступающего входного сигнала с частотой дискретизации 38,46 кГц. Это достигается при помощи установки коэффициента деления предделителя (prescaler) АЦП равным 32. Если частота дискретизации равна 38,46 кГц, то согласно теореме Котельникова это значит что максимальная частота входного аналогового сигнала, который может быть преобразован без потерь в цифровую форму, равна 19,32 кГц – этого вполне достаточно для большинства аудио сигналов.

Главная цель проекта – показать спектр музыкального аудио сигнала. Для этого левый и правый каналы аудио сигнала смешиваются вместе и подаются на аналоговый контакт A0 платы Arduino. При необходимости вы можете использовать сплиттер чтобы подавать аудио сигнал одновременно и на анализатор спектра, и в другое какое-нибудь устройство, например, усилитель.

АЦП в данном проекте конфигурируются на использование внешнего опорного напряжения (reference voltage). В этом проекте в качестве опорного напряжения для АЦП используется стабилизированное напряжение 3.3v с платы Arduino. Поскольку аналоговый сигнал колеблется как выше, так и ниже нуля, мы должны использовать положительное напряжение смещения на входе АЦП – это необходимо для того чтобы АЦП не обрезал отрицательные циклы сигнала. То же самое стабилизированное напряжение разделяется с помощью двух резисторов R1 и R2 и затем подается на вход АЦП для формирования положительного напряжения смещения. С таким напряжением смещения на выходе АЦП будет значение 512 при отсутствии аудио сигнала на входе. В дальнейшем в коде программы это значение 512 вычитается чтобы получить реальные изменения входного сигнала.

«Сердцем» кода программы является библиотека ArduinoFFT – именно она выполняет быстрое преобразование Фурье (БПФ) и вычисляет спектр входного сигнала. Опытный образец данного проекта был сконфигурирован для формирования 64 отсчетов (сэмплов, samples) и выполнения быстрого преобразования Фурье над этими отсчетами. Библиотека ArduinoFFT может выполнять БПФ над числом отсчетов от 16 до 128 – это можно сконфигурировать в программе. Но для 128 отсчетов БПФ выполняется достаточно медленно, поэтому в нашем проекте мы решили ограничиться 128 отсчетами.

В качестве средства отображения спектра в нашем проекте используется светодиодная матрица 32 столбца х 8 строк. Управлять подобной матрицей сравнительно просто с помощью библиотеки MD_MAX72xx, которую мы будем использовать в нашем проекте. С помощью этой библиотеки можно включить/выключить любое число светодиодов в столбце, который в данный момент времени используется в программе. Амплитуда каждого частотного канала (полосы) конвертируется в диапазон от 0 до 8 и в зависимости от этой амплитуды зажигается необходимое количество светодиодов в столбце, то есть чем больше амплитуда, тем больше светодиодов в столбце будут гореть.

Читайте также  Пирометр. что это такое?

В проекте доступны 5 режимов дисплея, которые заключаются в различных вариантах включения светодиодов в столбцах. Каждый из этих режимов вы при необходимости можете перепрограммировать самостоятельно. Для переключения режимов используется кнопка. С каждым нажатием кнопки происходит переход к следующему режиму, при нажатии кнопки на 5-м режиме снова происходит переход к 1-му режиму. Эта кнопка подключена к цифровому контакту платы Arduino и после каждого обновления экрана дисплея производится проверка ее нажатия.

Частотная характеристика

Частотная характеристика проектируемого анализатора спектра была проверена с помощью подачи на вход анализатора синусоидального колебания, сформированной генератором сигналов на одном из веб-сайтов. Было установлено, что частотная характеристика анализатора достигает частоты 18,6 кГц.

Дополнительные детали

Чтобы узнать более полную информацию о данном проекте, необходимо посетить страницу автора этого проекта на сервисе github — https://github.com/shajeebtm/Arduino-audio-spectrum-visualizer-analyzer/.

Подача входного сигнала на анализатор спектра

Существует несколько способов подачи аудио сигнала на рассматриваемый нами анализатор спектра. Первый способ – взять аудио сигнал с выхода LINE out вашей музыкальной системы/усилителя. Второй способ – взять аудио сигнал с выхода наушников или мобильного телефона.

На следующем рисунке показан пример соединения выхода LINE out усилителя/музыкальной системы с анализатором спектра.

Далее на рисунке показан пример соединения выхода наушников/мобильной системы с анализатором спектра. Когда вы соедините кабель к выходу наушников вы уже не сможете услышать звук с них, поэтому в этом случае, если вы хотите и анализировать спектр сигнала, и слышать сам звук, вам необходимо будет использовать специальный разделитель.

Работа схемы

Схема устройства представлена на следующем рисунке.

Анализатор спектра на микроконтроллере ATmega32

В статье рассматривается конструкция простого анализатора спектра (0 – 10 кГц) на микроконтроллере Atmel AVR ATmega32. В качестве устройства отображения используется двухстрочный символьный ЖК индикатор. Основным моментом при реализации данного проекта является не аппаратная часть, а программная, точнее реализация дискретного преобразования Фурье (ДПФ) на 8-разрядном микроконтроллере. Сразу следует отметить, что автор не является экспертом в этой области и поэтому начал с основ – с простого дискретного преобразования Фурье. Алгоритм быстрого преобразования Фурье является не только быстрым, но и достаточно сложным.

Дискретное преобразование Фурье (в англоязычной литературе DFT, Discrete Fourier Transform) – это одно из преобразований Фурье, широко применяемых в алгоритмах цифровой обработки сигналов (его модификации применяются в сжатии звука в MP3, сжатии изображений в JPEG и др.), а также в других областях, связанных с анализом частот в дискретном (к примеру, оцифрованном аналоговом) сигнале. Дискретное преобразование Фурье требует в качестве входа дискретную функцию. Такие функции часто создаются путем дискретизации (выборки значений из непрерывных функций).

Принципиальная схема анализатора спектра звукового сигнала очень проста и условно ее можно разделить на цифровую часть и аналоговую.

Цифровая часть образована микроконтроллером и подключенным к нему ЖК индикатором. Микроконтроллер тактируется от кварцевого резонатора 16 МГц, в качестве опорного напряжения для АЦП микроконтроллера используется напряжение питания +5 В.
Шина данных ЖК индикатора подключена к порту C микроконтроллера (линии ввода/вывода PC0-PC3), шина управления подключена к порту D(PD5, PD6) микроконтроллера. Индикатор работает в 4-битном режиме. Переменный резистор номиналом 4.7 кОм используется для регулировки контрастности. Для работы с индикатором были созданы пользовательские символы для отображения 8 горизонтальных столбиков анализатора, эти пользовательские символы занимают все 64 Байта ОЗУ ЖК индикатора.

Микроконтроллер работает от внешнего кварцевого резонатора 16 МГц.

Аналоговая часть устройства – это самая важная часть и представляет собой предварительный усилитель сигнала электретного микрофона, выход которого подключается к каналу ADC0 встроенного в микроконтроллер АЦП. Уровень нуля на входе АЦП нам необходимо установить равным точно половине опорного напряжения, т.е. 2.5 В. В этом случае мы сможем использовать положительную и отрицательную полуволну сигнала, но его амплитуда не должна превышать установленный предел, т.е. коэффициент усиления должен быть точно настроен для предотвращения перегрузки. Всем вышеуказанным условиям отвечает распространенная микросхема низкопотребляющего операционного усилителя LM324.

Алгоритм ДПФ несколько медленнее в сравнении с быстрым преобразованием Фурье. Но наш анализатор спектра не требует высокой скорости, и если он способен обеспечить скорость обновления около 30 кадров в секунду, этого будет более чем достаточно для визуализации спектра звукового сигнала. В любом случае, в нашем варианте возможно достичь скорости 100 кадров в секунду, но это уже слишком высокое значение параметра для двухстрочного символьного ЖК индикатора и оно не рекомендуется. Частота дискретизации равна 20 кГц для 32 точечного дискретного преобразования Фурье и поскольку результат преобразования симметричен, нам нужно использовать только первую половину, т.е. первые 16 результатов. Следовательно, мы можем отображать частотный спектр в диапазоне до 10 кГц и разрешение анализатора составляет 10 кГц/16 = 625 Гц.

Автором конструкции были предприняты попытки увеличения скорости вычисления ДПФ. Если это преобразование имеет N точек, то мы должны найти N2/2 значений синуса и косинуса. Для нашего 32 точечного преобразования необходимо найти 512 значений синуса и косинуса. Но, прежде чем найти их нам необходимо вычислить угол (градусы), что займет некторое процессорное время, поэтому было решено использовать для этих вычислений таблицы значений. При расчетах в программе микроконтроллера не используются вычисления с плавающей точкой и числа двойной точности (double), так как это займет больше времени на обработку на 8-разрядном микроконтроллере. Вместо этого значения в таблицах поиска используются 16-разрядные данные целочисленного типа (integer), умноженные на 10000. Затем после выполнения преобразования результаты делятся на 10000. При таком подходе имеется возможность выполнять 120 32-точечных преобразований в секунду, что более чем достаточно для нашего устройства.

Демонстрация работы анализатора спектра на микроконтроллере ATmega32

Загрузки

Исходный код (программа микроконтроллера, таблицы данных синуса, косинуса и угла) – скачать

Перевод: Vadim по заказу РадиоЛоцман

5 лучших бесплатных VST анализаторов спектра

Каждый уважающий себя музыкальный продюсер использует плагины для дополнительного контроля звукового сигнала. Такие плагины называются анализаторами. Существуют VST анализаторы спектра, формы волны, фазы, уровня и т.д. Одним из самых часто используемых плагинав для анализа сигнала является спектральный анализатор. Он применяется как на отдельных каналах, так и на мастер шине.

Я протестировал несколько плагинов и отобрал 5 самых удобных, на мой взгляд, анализатора спектра. Все эти плагины являются бесплатными, что позваляет свободно использовать любой из них в своём продакшне.

Всё больше я прихожу к тому, что бесплатные плагины ничем не хуже своих платных аналогов и вполне позволяют делать качественный саунд.

Если Вы используете какие-то другие анализаторы спектра, напишите об этом в комментарии. Я обязательно протестирую эти плагины и, возможно, добавлю их в этот перечень.

Итак, перейдём, непосредственно, к списку.

Voxengo SPAN

На мой взгляд один из лучших бесплатных анализаторов спектра. Именно его я использую в своём продакшне.

SPAN – это бесплатный плагин на основе быстрого преобразования Фурье (FFT) в реальном времени, с широкими возможностями настройки под свои нужды.

Читайте также  Немного о транзисторах...

В настройках данного анализатора можно указать необходимый наклон спектра, размер блока выборки (точность отображения частот или ширину полос), процент перекрытия. Также, данный плагин поддерживает многоканальный режим. Он может быть настроен на отображение двух разных каналов или Mid/Side составляющей. Включает также измеритель уровня сигнала, корреляционный измеритель и блок отображения статистики сигнала (ограничение пиков, RMS, запас уровня).

Voxengo SPAN имеет регулируемое измерение выходного уровня (DBFS, K-система, LUFS).

Дополнительные настройки плагина позволяют быстро изменить внешний вид и цветовую схему. Все внесённые изменения можно сохранить используя блок предустановок.

Имеет платную версию Voxengo SPAN Plus

Blue Cat’s FreqAnalyst

Ещё одни отличный плагин для спектрального анализа. Благодаря своему алгоритму работы, он обеспечивает высокую плавность отображения сигнала даже при очень высоком частотном разрешении. Имеет множество настроек для удобного мониторинга, такие как: анализ отдельно левого и правого каналов или Mid/Side каналов, масштабируемый дисплей, настраиваемый пользовательский интерфейс, возможность использования пресетов, режимы отображения пиковых и средних значений.

Blue Cat’s FreqAnalyst не нагружает процессор, особенно в режиме ожидания, поддерживает разные частоты дискретизации, обладает возможностью MIDI-управления.

Имеет платную расширенную версию Blue Cat’s FreqAnalyst Pro.

SpectrumAnalyzer SIR Audio Tools

SpectrumAnalyzer SIR Audio Tools – это анализатор спектра с огромными возможностями. Даже бесплатной версии вполне достаточно для контроля всего микса и отдельных дорожек.

Этот плагин кроме FFT анализа предлагает режим, основанный на полосовых фильтрах (Analog). Кроме этого, в нём есть функция моментального снимка. Что позволяет заморозить сигнал для сравнения его спектра со спектром референса.

К основным достоинствам SpectrumAnalyzer можно, также, отнести регулировку разрешения по времени, скорость выпуска, наличие измерителя уровня, возможность использования пресетов и др.

Имеет расширенную версию SpectrumAnalyzer SIR Audio Tools Full Version

MAnalyzer

MAnalyzer – это плагин от компании MeldaProduction. Он включает в себя спектральный анализатор, измеритель уровня и сонограму. Содержит уникальные функции сглаживания, нормализации, настройки высокого разрешения.

Данный плагин, также как и предыдущий, имеет функцию Freeze (снимок).

MAnalyzer имеет в своём арсенале огромное множество различных настроек, что позволяет настроить этот анализатор под свои нужды.

Единственным недостатком данного плагина в его бесплатном варианте я считаю отсутствие возможности увеличение размера окна плагина.

Имеет платную версию

SpectrumAnalyzer Seven Phases

Этот плагин является самым простым в моём ТОП 5 анализаторов спектра. Его работа основана не на преобразовании Фурье, а на использовании алгоритма банка фильтров. Как написано на сайте разработчика, идея заключалась в том чтобы создать плагин, который напоминал старые аналоговые анализаторы.

SpectrumAnalyzer Seven Phases имеет 1/3, 1/4 или 1/6 октавные режимы, поддержку любой частоты дискретизации, отображение пиков сигнала и RMS, настраиваемую цветовую схему и многое другое.

Другие VST анализаторы спектра

Помимо вышеперечисленных плагинов я протестировал ещё несколько других спектральных анализаторов, среди которых DRAnalyzer – простой анализатор, который включает в себя всего 3 регулятора (Compensation, Input Gain, Speed). На мой взгляд, DRAnalyzer очень специфически отображает спектр частот, что мне и не понравилось в нём.

Также, мной были протестированы плагины Fre(a)koscope, MultiInspectorFree и некоторые другие устаревшие плагины.

Все Топ 5 плагинов в моём списке пригодны для использования и имеют право на жизнь.

Напишите в комментарии какой плагин для анализа спектра используете Вы.

Устройство отображения аудио спектра

  • Кнопка 1 — выход из ждущего режима по короткому нажатию, то есть, включение устройства.
  • Сочетание кнопок 1+2 — вход в режим обучения пульта ДУ по длинному нажатию.
  • Сочетание кнопок 1+3 — вход в режим настройки порога включения вентиляторов охлаждения радиаторов УНЧ.

В этом режиме отображается состояние входов кнопок и энкодера (вторая строка), а также код кнопки на пульте, связанной с текущей функции. Например, на картинке выше можно видеть, что для функции «Standby mode» задействован пульт RC5 с адресом 0x00 и кодом кнопки 0x0C.

Если нажать на пульте какую-нибудь кнопку, то её код команды, код адреса и тип протокола отобразятся на экране. Для сохранения этих параметров в EEPROM нужно нажать кнопку 5 на передней панели. После этого обучение функции «Standby mode» будет считаться законченным, и на экране отобразятся данные для следующей функции, «Mute». И так, нажимая попеременно кнопки на пульте и кнопку 5 передней панели, можно пройтись по всем доступным функциям и связать их со своим пультом.
Если одна и та же кнопка на пульте будет применена к разным функциям, будет срабатывать только первое назначение в списке. Поэтому «лишние» функции лучше повесить на кнопку пульта «STANDBY», как самую первую в списке фунций.
Выйти из режима обучения можно длительным нажатием кнопки 1 или же подождав несколько секунд, ничего не нажимая.

  • Экран с текущим временем (как и в ждущем режиме, но уже на большей яркости):

Выбор входа.
Нажатием соответствующе обученной кнопки пульта или коротким нажатием кнопки 2 на передней панели можно выбрать текущий вход.
Первый (иногда он же единственный) вход любого аудиопроцессора — это всегда вход тюнера. Только при выборе первого входа задействуются функции управления FM-тюнерами и появляется возможность выставить экран тюнера как экран по умолчанию.

Другие входы могут быть подключены к другим устройствам. Например, можно на том же Aliexpress купить какой-нибудь Bluetooth аудио девайс и подключить его внутри усилителя к соответствующему вход аудиопроцессора:

Или же, подключить наш умный усилитель к телевизору:

Используемый аудиопроцессор на TDA7439 позволяют подстраивать усиление по входам, что позволяет выровнять сигналы от разных устройств, чтобы на спектрограмме они отображались более-менее равномерно. Для каждого входа данного аудиопроцессора, то такая регулировка производится энкодером.
Основные регулировки звука.
С помощью энкодера или сответствующих кнопок пульта из экрана по умолчанию можно начать регулировку громкости, которая является основным регулируемым аудиопараметром. При этом экран сменяется на экран регулировки громкости:
Также из любого основного режима (кроме радио) нажатием кнопки «MUTE» на пульте или коротким нажатием кнопки 4 можно временно отключить звук:

Кнопкой «MENU» на пульте или коротким нажатием кнопки 5 можно пройтись по другим аудиопараметрам и отрегулировать их. Экраны перебираются в следующем порядке.
Тембр нзких частот:

Тембр средних частот:
Тембр высоких частот:
Предусиление:
Баланс левый/правый:

Управление FM тюнером.
Если выбран вход 1 («Тюнер»), в качестве основного экрана можно выбрать экран FM-тюнера. При этом на экране будет отображаться текущая частота, уровень сигнала, факт наличия стереоприёма, номер сохранённой станции, номер «любимой» станции:
Номер «любимой» станции — это привязка некоторой частоты к одной из 10 цифровых кнопок пульта. Такая функция позволяет быстро выбрать одну из 10 «любимых» станций.
Кроме этого, можно просто сохранить до 50 частот в EEPROM. Станции всегда упорядочены по возрастанию частоты. Если некоторая частота не сохранена в EEPROM, на месте её номера будут отображаться прочерки:

В режиме радио кнопки на передней панели имеют несколько отличное назначение. Так, например, кнопки 3 и 4 в этом случае позволяют «прыгать» по сохранённым частотам вверх и вниз. Также для этого используются отдельные кнопки пульта ДУ.
Длительное нажатие кнопки 4 (или специальной кнопки на пульте ДУ) переводит устройство в режим настройки частот, что индицируется символами > в правой нижней части экрана. Повторное длительное нажатие кнопки 4 выводит устройство из режима настройки частот.
В режиме настройки частот энкодер выполняет функцию перемещения по частотной шкале с шагом 0.1МГц, кнопки 3 и 4 — перемещение с шагом 1МГц. Длительное нажатие кнопки 5 сохраняет текущую частоту в EEPROM или же удаляет, если она была сохранена туда ранее. Цифровые кнопки пульта назначают текущую частоту как любимую, или же отменяют уже имеющееся такое назначение.
Настройка времени.
Для отображения на экране текущего времени нужно нажать соответствующую кнопку пульта или длительно удержать кнопку 3. После этого короткие нажатия этой же кнопки введут устройство в режим настройки времени, перебирая регулируемый параметр:
Выбранный параметр настраивается энкодером. День недели не настраивается, а вычисляется из настроенной даты. После настройки года система снова переходит в режим отображения времени.

Читайте также  Некоторые аспекты замены микросхем памяти в современных телевизорах

Время хранится в часах реального времени DS1307 и за счёт литиевой батарейки не сбрасывается при обесточивании устройства.
Таймер отключения.
Ложась спать под музыку, можно настроить систему на выключение через какое-то время. Для входа в режим настройки таймера нужно вызвать экран настройки времени (см. выше) и повторным длительным нажатием кнопки 3 перейти в режим отображения таймера выключения:

Последующие короткие нажатия будут перебирать задаваемое таймеру значение. Выбираемые значения: 2 мин, 5 мин, 10 мин, 20 мин, 40 мин, 1 час, 1.5 часа, 2 часа, 3 часа, 5 часов. Через две секунды после выбора предуставленного значения таймер начинает отсчёт:
После чего через несколько секунд система начинает отображать экран по умолчанию.
Когда до отключения останется меньше 1 минуты, этот экран начнёт отображаться постоянно.
Таймер сбрасывается при выключении устройства (переходе в ждущий режим).
Кроме того, в системе поддерживается таймер тишины, который отключает систему через 10 минут отсутствия сигнала или каких-либо действий пользователя. Этот таймер настраивается через редактор EEPROM.
Будильник.
Систему можно настроить на пробуждение в определённое время, при этом указать дни недели, в которое необходимо пробуждаться, а также вход, который будет активирован при пробуждении:

Попасть на этот экран можно из экрана таймера длительным нажатием кнопки 3, либо нажатием соответствующей кнопки на пульте ДУ.
Последующие короткие нажатия этой кнопки будут перебирать регулируемый параметр, аналогично настройке времени:
Схема в высоком разрешении, перечень элементов, фотографии устройства, дополнительные материалы можно скачать по следующей ссылке. СКАЧАТЬ

Анализатор-визуализатор спектра аудио сигнала на базе Arduino

Как вы думаете, что делают девушки, когда собираются вместе? Идут по магазинам, фотографируются, ходят по салонам красоты? Да, так и есть, но так делают далеко не все. В данной статье пойдёт речь о том, как две девушки решили собрать радиоэлектронное устройство своими руками.

Почему именно анализатор-визуализатор спектра?

Разработка устройства

Т.к. брать готовое решение и делать строго по инструкции – это скучно и неинтересно, поэтому мы решили разрабатывать схему сами, лишь немного опираясь на уже созданные устройства.

В качестве дисплея выбрали светодиодную матрицу 8х32. Можно было использоваться готовые led-матрицы 8х8 и собирать из них, но мы решили не отказывать себе в удовольствии посидеть вечерком с паяльником, и поэтому собирали дисплей сами из светодиодов.

Для управления дисплеем мы не изобретали велосипед и использовали схему управления с динамической индикацией. Т.е. выбрали один столбец, зажгли его, остальные столбцы в этот момент погасили, затем выбирали следующий, зажгли его, остальные погасили и т.д. Ввиду того, что человеческий глаз не идеален, мы можем наблюдать статическую картинку на дисплее.
Пойдя по пути наименьшего сопротивления было решено, что все вычисления разумно будет перенести на контроллер Arduino.

Включение той или иной строки в столбце осуществляется с помощью открытия соответствующего ключа. Для уменьшения количества выходных пинов контроллера, выбор столбца происходит через дешифраторы (таким образом, мы можем сократить количество управляющих линий до 5).

В качестве интерфейса подключения к компьютеру (или другому устройству, способному передавать аудио сигнал) был выбран разъём TRS (mini-jack 3.5 mm).

Сборка устройства

Сборку устройства начинаем с того, что делаем макет лицевой панели устройства.

Материалом для лицевой панели был выбран чёрный пластик толщиной 5мм (т.к. диаметр линзы диода также 5мм). По разработанному макету размечаем, вырезаем лицевую панель под необходимый размер и просверливаем отверстия в пластике под светодиоды.

Таким образом получаем готовую лицевую панель, на которой можно уже собирать дисплей.

В качестве светодиодов для матрицы были использованы двухцветные (красный-зелёный) с общим катодом GNL-5019UEUGC. Перед началом сборки матрицы, руководствуясь правилом “лишний контроль не повредит” все светодиоды, а именно 270 шт. (брали с запасом на всякий случай), были проверены на работоспособность (для этого было собрано тестирующее устройство, включающее в себя разъём, резистор 200Ом и источник питания на 5В).

Дальше разгибаем светодиоды следующим образом. Аноды красного и зеленого диодов отгибаем в одну сторону (вправо), катод отгибаем в другую сторону, при этом следим, чтобы катод был ниже чем аноды. И затем под 90° загибаем катод вниз.

Сборку матрицы начинаем с правого нижнего угла, сборку производим по столбцам.

Вспоминая про правило “лишний контроль не повредит”, после одного-двух спаянных столбцов, проверяем работоспособность.

Готовая матрица выглядит следующим образом.

По разработанной схеме паяем схему управления строками и столбцами, распаиваем шлейфы и место под Arduino.

Было решено так же выводить не только амплитудно-частотны, но и фазо-частотный спектр, а также выбирать количества отсчетов для отображения (32,16,8,4). Для этого были добавлены 4 переключателя: один на выбор типа спектра, два на выбор количества отсчётов, и один на включение и выключение устройства.

Написание программы

В очередной раз руководствуемся нашим правилом и убеждаемся, что наш дисплей полностью в рабочем состоянии. Для этого пишем простую программу, которая полностью зажигает все светодиоды на дисплее. Естественно, по закону Мёрфи, нескольким светодиодам не хватало тока, и их необходимо было заменить.

Удостоверившись, что всё работает, мы приступили к написанию основного программного кода. Он состоит из трёх частей: инициализация необходимых переменных и считывание данных, получение спектра сигнала при помощи быстрого преобразования Фурье, вывод полученного спектра с необходимым форматированием на дисплей.

Сборка конечного устройства

В конце мы имеем лицевую панель, а под ней куча проводов, которые необходимо чем-то закрыть, да и переключатели нужно на чём-то закрепить. До этого были мысли сделать корпус из остатков пластика, но мы не вполне представляли, как это будет конкретно выглядеть и как это сделать. Решение проблемы пришло довольно неожиданно. Прогулявшись по строительному магазину, мы обнаружили пластиковый цветочный горшок, который на удивление идеально подошёл по размеру.

Дело оставалось за малым, разметить отверстия под разъёмы, кабели и переключатели, а также вырезать две боковые панели из пластика.

В итоге, собрав всё воедино, подключив устройство к компьютеру мы получили следующее:

Амплитудно-частотный спектр (32 отсчёта):

Амплитудно-частотный спектр (16 отсчётов):

Амплитудно-частотный спектр (8 отсчётов):

Амплитудно-частотный спектр (4 отсчёта):

Вид задней панели:

Видео работы устройства

Для большей наглядности видео снималось в темноте. На видео устройство выводит амплитудно-частотный спектр, а затем на 7 секунде переключаем его в режим фазо-частотного спектра.