Добавлен код анализатора спектра

control-panel-for-for-dac/control-panel-for-for-dac.ino

@@ -2,6 +2,7 @@
 //https://www.instructables.com/Simple-LCD-MENU-Using-Arduino/
 // https://alexgyver.ru/lessons/
 // https://www.hackster.io/mircemk/diy-arduino-vfd-display-20x2-vu-volume-unit-meter-37898f
+// https://github.com/AlexGyver/FHTSpectrumAnalyzer/blob/master/Firmware/spertrum1602/spertrum1602.ino
 
 #define GAIN 5 // усиление 0...50
 #define STEP 20  // плавность полос 0...20
@@ -21,27 +22,65 @@
 #define INIT_ADDR 1023  // номер резервной ячейки
 #define INIT_KEY 1     // ключ первого запуска
 
-//#include <LiquidCrystal.h>
+// ---------------- НАСТРОЙКИ ----------------
+#define DRIVER_VERSION 0   // 0 - маркировка драйвера кончается на 4АТ, 1 - на 4Т
+#define GAIN_CONTROL 0     // ручная настройка потенциометром на громкость (1 - вкл, 0 - выкл)
+
+#define AUTO_GAIN 0       // автонастройка по громкости (экспериментальная функция)
+#define VOL_THR 35        // порог тишины (ниже него отображения на матрице не будет)
+
+#define LOW_PASS 30        // нижний порог чувствительности шумов (нет скачков при отсутствии звука)
+#define DEF_GAIN 80       // максимальный порог по умолчанию (при GAIN_CONTROL игнорируется)
+
+#define FHT_N 256          // ширина спектра х2
+// вручную забитый массив тонов, сначала плавно, потом круче
+byte posOffset[16] = {2, 3, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 20, 25, 30, 35, 60, 80, 100};
+// ---------------- НАСТРОЙКИ ----------------
+
+// ---------------------- ПИНЫ ----------------------
+#define AUDIO_IN_L 0          // пин, куда подключен звук
+#define AUDIO_IN_R 1          // пин, куда подключен звук
+#define POT_PIN 7          // пин потенциометра настройки
+// ---------------------- ПИНЫ ----------------------
+
+
+// --------------- БИБЛИОТЕКИ ---------------
+#define LOG_OUT 1
+#include <FHT.h>          // преобразование Хартли
 #include <Wire.h>
 #include <LiquidCrystal_I2C.h>
+#define printByte(args) write(args);
+double prevVolts = 100.0;
+// --------------- БИБЛИОТЕКИ ---------------
+#define cbi(sfr, bit) (_SFR_BYTE(sfr) &= ~_BV(bit))
+#define sbi(sfr, bit) (_SFR_BYTE(sfr) |= _BV(bit))
+
 #include <EEPROM.h>
 
 //  LiquidCrystal lcdVuMeter(2, 3, 4, 5, 6, 7);// RS,E,D4,D5,D6,D7
 LiquidCrystal_I2C lcdVuMeter(0x27, 16, 2);
 LiquidCrystal_I2C lcdService(0x26, 16, 2);
 
-byte z,z0,z1,w,www=1;
-int ur,ul,urr,ull,urrr,ulll;
-int x,i,u_maxr,u_maxl;
-int u_l0[20],u_r0[20];
 bool usb, bluetooth, mp3;
 int menu = 1;
 bool menuShow = false;
 
+// ------------------------------------- ПОЛОСОЧКИ -------------------------------------
+byte v1[8] = {0b00000, 0b00000, 0b00000, 0b00000, 0b00000, 0b00000, 0b00000, 0b11111};
+byte v2[8] = {0b00000, 0b00000, 0b00000, 0b00000, 0b00000, 0b00000, 0b11111, 0b11111};
+byte v3[8] = {0b00000, 0b00000, 0b00000, 0b00000, 0b00000, 0b11111, 0b11111, 0b11111};
+byte v4[8] = {0b00000, 0b00000, 0b00000, 0b00000, 0b11111, 0b11111, 0b11111, 0b11111};
+byte v5[8] = {0b00000, 0b00000, 0b00000, 0b11111, 0b11111, 0b11111, 0b11111, 0b11111};
+byte v6[8] = {0b00000, 0b00000, 0b11111, 0b11111, 0b11111, 0b11111, 0b11111, 0b11111};
+byte v7[8] = {0b00000, 0b11111, 0b11111, 0b11111, 0b11111, 0b11111, 0b11111, 0b11111};
+byte v8[8] = {0b11111, 0b11111, 0b11111, 0b11111, 0b11111, 0b11111, 0b11111, 0b11111};
+// ------------------------------------- ПОЛОСОЧКИ -------------------------------------
+byte gain = DEF_GAIN;   // усиление по умолчанию
+unsigned long gainTimer;
+byte maxValue, maxValue_f;
+float k = 0.1;
+
 void setup() {
-  pinMode(8,INPUT_PULLUP);
-  byte znak_r[8]={0b00000,0b00000,0b11111,0b00101,0b00101,0b11010,0b00000,0b00000};
-  byte znak_l[8]={0b00000,0b00000,0b11111,0b10000,0b10000,0b10000,0b00000,0b00000};
   lcdVuMeter.init();
   lcdVuMeter.backlight();
   lcdVuMeter.clear();
@@ -89,8 +128,20 @@ void setup() {
     bluetooth = EEPROM.read(12);
     mp3 = EEPROM.read(14);  
   }
-  
+
-  w = EEPROM.read(0);
+  // поднимаем частоту опроса аналогового порта до 38.4 кГц, по теореме
+  // Котельникова (Найквиста) частота дискретизации будет 19 кГц
+  // http://yaab-arduino.blogspot.ru/2015/02/fast-sampling-from-analog-input.html
+  sbi(ADCSRA, ADPS2);
+  cbi(ADCSRA, ADPS1);
+  sbi(ADCSRA, ADPS0);
+
+  // для увеличения точности уменьшаем опорное напряжение,
+  // выставив EXTERNAL и подключив Aref к выходу 3.3V на плате через делитель
+  // GND ---[2х10 кОм] --- REF --- [10 кОм] --- 3V3
+  analogReference(EXTERNAL);
+
+ 
   if (usb) {
     digitalWrite(RELAY_POWER_BT,HIGH);
     digitalWrite(RELAY_POWER_MP3,HIGH);
@@ -115,82 +166,22 @@ void setup() {
   }
   if (mp3) {
      }
+  lcdChars();   // подхватить коды полосочек 
   updateMenu();
 }
- 
-void vu_metter() {
 
-//  if(digitalRead(8)==LOW){w++;www=1;if(w>4){w=0;}delay(200);EEPROM.update(0,w);}
+void lcdChars() {
- 
+  lcdVuMeter.createChar(0, v1);
-  if(w==0&&www==1){www=0;
+  lcdVuMeter.createChar(1, v2);
-  byte a1[8] = {0b10101,0b10101,0b10101,0b10101,0b10101,0b10101,0b10101,0b10101};
+  lcdVuMeter.createChar(2, v3);
-  byte a2[8] = {0b10100,0b10100,0b10100,0b10100,0b10100,0b10100,0b10100,0b10100};
+  lcdVuMeter.createChar(3, v4);
-  byte a3[8] = {0b10000,0b10000,0b10000,0b10000,0b10000,0b10000,0b10000,0b10000};
+  lcdVuMeter.createChar(4, v5);
-  byte a4[8] = {0b00011,0b00011,0b00011,0b0011,0b0011,0b0011,0b0011,0b0011};// 
+  lcdVuMeter.createChar(5, v6);
-  lcdVuMeter.createChar(0,a1);lcdVuMeter.createChar(1,a2);lcdVuMeter.createChar(2,a3);lcdVuMeter.createChar(6,a4);} 
+  lcdVuMeter.createChar(6, v7);
-  if(w==1&&www==1){www=0;
+  lcdVuMeter.createChar(7, v8);
-  byte a1[8] = {0b00000,0b10101,0b10101,0b10101,0b10101,0b10101,0b10101,0b00000};
-  byte a2[8] = {0b00000,0b10100,0b10100,0b10100,0b10100,0b10100,0b10100,0b00000};
-  byte a3[8] = {0b00000,0b10000,0b10000,0b10000,0b10000,0b10000,0b10000,0b00000};
-  byte a4[8] = {0b00000,0b0011,0b0011,0b0011,0b0011,0b0011,0b0011,0b00000};//  
-  lcdVuMeter.createChar(0,a1);lcdVuMeter.createChar(1,a2);lcdVuMeter.createChar(2,a3);lcdVuMeter.createChar(6,a4);} 
-  if(w==2&&www==1){www=0;
-  byte a1[8] = {0b10101,0b10101,0b10101,0b00000,0b00000,0b10101,0b10101,0b10101};
-  byte a2[8] = {0b10100,0b10100,0b10100,0b00000,0b00000,0b10100,0b10100,0b10100};
-  byte a3[8] = {0b10000,0b10000,0b10000,0b00000,0b00000,0b10000,0b10000,0b10000};
-  byte a4[8] = {0b0011,0b0011,0b0011,0b0011,0b0011,0b0011,0b0011,0b0011}; 
-  lcdVuMeter.createChar(0,a1);lcdVuMeter.createChar(1,a2);lcdVuMeter.createChar(2,a3);lcdVuMeter.createChar(6,a4);} 
-  if(w==3&&www==1){www=0;
-  byte a1[8] = {0b00000,0b10101,0b10101,0b00000,0b00000,0b10101,0b10101,0b00000};
-  byte a2[8] = {0b00000,0b10100,0b10100,0b00000,0b00000,0b10100,0b10100,0b00000};
-  byte a3[8] = {0b00000,0b10000,0b10000,0b00000,0b00000,0b10000,0b10000,0b00000};
-  byte a4[8] = {0b00000,0b0011,0b0011,0b0011,0b0011,0b0011,0b0011,0b00000};
-  lcdVuMeter.createChar(0,a1);lcdVuMeter.createChar(1,a2);lcdVuMeter.createChar(2,a3);lcdVuMeter.createChar(6,a4);} 
-  if(w==4&&www==1){www=0;
-  byte a1[8] = {0b00000,0b00000,0b10101,0b10101,0b10101,0b10101,0b00000,0b00000};
-  byte a2[8] = {0b00000,0b00000,0b10100,0b10100,0b10100,0b10100,0b00000,0b00000};
-  byte a3[8] = {0b00000,0b00000,0b10000,0b10000,0b10000,0b10000,0b00000,0b00000};
-  byte a4[8] = {0b00000,0b00000,0b0011,0b0011,0b0011,0b0011,0b00000,0b00000};
-  lcdVuMeter.createChar(0,a1);lcdVuMeter.createChar(1,a2);lcdVuMeter.createChar(2,a3);lcdVuMeter.createChar(6,a4);} 
- 
-  urr = log(analogRead(0))*GAIN;if(urr>41){urr=41;}
-  ull = log(analogRead(1))*GAIN;if(ull>41){ull=41;}
- 
-  if(RL==0){lcdVuMeter.setCursor(0,0);lcdVuMeter.write((uint8_t)4);lcdVuMeter.setCursor(0,1);lcdVuMeter.write((uint8_t)5);}
-  if(RL==1){lcdVuMeter.setCursor(0,1);lcdVuMeter.print("L");lcdVuMeter.setCursor(0,0);lcdVuMeter.print("R");}
- 
-   if(urr<ur){ur=ur-1;delay(STEP);}else{ur = urr;}
-  for(z=0,z0=0,z1=0;z<=ur;z++,z1++){if(z1>2){z1=0;z0++;}
-   if(z1==1){lcdVuMeter.setCursor(z0+1,1);lcdVuMeter.write((uint8_t)0);lcdVuMeter.setCursor(z0+2,1);if(ur<39){lcdVuMeter.print(" ");}}}
-   if(z1==3){lcdVuMeter.setCursor(z0+1,1);lcdVuMeter.write((uint8_t)1);}
-   if(z1==2){lcdVuMeter.setCursor(z0+1,1);lcdVuMeter.write((uint8_t)2);}
- 
-   if(ull<ul){ul=ul-1;delay(STEP);}else{ul = ull;}
-  for(z=0,z0=0,z1=0;z<=ul;z++,z1++){if(z1>2){z1=0;z0++;}
-   if(z1==1){lcdVuMeter.setCursor(z0+1,0);lcdVuMeter.write((uint8_t)0);lcdVuMeter.setCursor(z0+2,0);if(ul<39){lcdVuMeter.print(" ");}}}
-   if(z1==3){lcdVuMeter.setCursor(z0+1,0);lcdVuMeter.write((uint8_t)1);}
-   if(z1==2){lcdVuMeter.setCursor(z0+1,0);lcdVuMeter.write((uint8_t)2);}
- 
-//////////////////////////////////////////////////////////
- 
-i++;if(i<19){u_l0[i]=abs(ull);u_r0[i]=abs(urr);}else{i=1;}
-  if(i==18){u_maxr=0;u_maxl=0;
-    for(x=1;x<=15;x++){
-      u_maxl=max(u_maxl,u_l0[x]);
-      u_maxr=max(u_maxr,u_r0[x]);}}
- 
-  if(u_maxl<=ull){u_maxl=ull+1;} 
-  if(u_maxr<=urr){u_maxr=urr+1;}
- 
-  if(u_maxl<ulll){ulll=ulll-1;delay(STEP);}else{ulll = u_maxl;}
-  if(u_maxr<urrr){urrr=urrr-1;delay(STEP);}else{urrr = u_maxr;}
- 
- 
-  lcdVuMeter.setCursor(ulll/3+1,0);if(ulll/3>2){lcdVuMeter.write((uint8_t)6);}lcdVuMeter.print("  ");
-  lcdVuMeter.setCursor(urrr/3+1,1);if(urrr/3>2){lcdVuMeter.write((uint8_t)6);}lcdVuMeter.print("  "); 
-  delay(3);
 }
 
+
 String setUSBinput() {
   return "Input: USB";
 }
@@ -314,6 +305,7 @@ void actionMP3() {
   delay(1500);
 }
 
+
 uint32_t btnTimer = 0;
 
 void loop() {
@@ -368,6 +360,50 @@ void loop() {
 //  }
 //  lcdService.setCursor(11,1);
 //  lcdService.print(digitalRead(8), digitalRead(9));
+  if (GAIN_CONTROL) gain = map(analogRead(POT_PIN), 0, 1023, 0, 150);
 
-  vu_metter();
+  analyzeAudio();   // функция FHT, забивает массив fht_log_out[] величинами по спектру
+
+  for (int pos = 0; pos < 16; pos++) {   // для окошек дисплея с 0 по 15
+    // найти максимум из пачки тонов
+    if (fht_log_out[posOffset[pos]] > maxValue) maxValue = fht_log_out[posOffset[pos]];
+
+    lcdVuMeter.setCursor(pos, 0);
+
+    // преобразовать значение величины спектра в диапазон 0..15 с учётом настроек
+    int posLevel = map(fht_log_out[posOffset[pos]], LOW_PASS, gain, 0, 15);
+    posLevel = constrain(posLevel, 0, 15);
+
+    if (posLevel > 7) {               // если значение больше 7 (значит нижний квадратик будет полный)
+      lcdVuMeter.printByte(posLevel - 8);    // верхний квадратик залить тем что осталось
+      lcdVuMeter.setCursor(pos, 1);          // перейти на нижний квадратик
+      lcdVuMeter.printByte(7);               // залить его полностью
+    } else {                          // если значение меньше 8
+      lcdVuMeter.print(" ");                 // верхний квадратик пустой
+      lcdVuMeter.setCursor(pos, 1);          // нижний квадратик
+      lcdVuMeter.printByte(posLevel);        // залить полосками
+    }
+  }
+
+  if (AUTO_GAIN) {
+     maxValue_f = maxValue * k + maxValue_f * (1 - k);
+    if (millis() - gainTimer > 1500) {      // каждые 1500 мс
+      // если максимальное значение больше порога, взять его как максимум для отображения
+      if (maxValue_f > VOL_THR) gain = maxValue_f;
+
+      // если нет, то взять порог побольше, чтобы шумы вообще не проходили
+      else gain = 100;
+      gainTimer = millis();
+    }
+  }
+}
+void analyzeAudio() {
+  for (int i = 0 ; i < FHT_N ; i++) {
+    int sample = (analogRead(AUDIO_IN_L) + analogRead(AUDIO_IN_R)) / 2;
+    fht_input[i] = sample; // put real data into bins
+  }
+  fht_window();  // window the data for better frequency response
+  fht_reorder(); // reorder the data before doing the fht
+  fht_run();     // process the data in the fht
+  fht_mag_log(); // take the output of the fht
 }