ᐅ Индикатор уровня аудио сигнала

2018-07-27 в 13:48 (последнее изменение 2020-03-02 в 23:39)

Представляю вашему вниманию индикатор уровня аудио сигнала, так называемый VU Meter. Работает он на платформе Arduino и LCD индикаторе ST7920. Ранее я уже знакомил вас со способом вывода картинки на такой дисплей. Теперь же немного усложним задачу.

Подготовка фонового рисунка

Фоном у нас считается шкала индикатора. Рисуем его, как и в предыдущем примере работы с индикатором, в Paint. Распечатываем пример обычных индикаторов и просто срисовываем. Да, попиксельно.

шкала индикатора аудио сигнала

Итоговый фон получается таким.

шкала индикатора arduino

Разработка программного кода

Картинку преобразовываем в код по инструкции, которую указывал вначале. Сложная задача здесь заключается в построении стрелки индикатора уровня. Необходимо, чтобы она изменяла свое положение в зависимости от уровня аудио сигнала. Здесь основной строкой является рисование линии "u8g.drawLine". Эта линия постоянно "прыгает" по дисплею. С помощью определенных математических функций мы ей задаем места, куда нужно "прыгать", то есть места, где она начинается и где заканчивается. Вот как раз эти значения и меняются относительно уровня звука. В итоге общий код получается таким.

Код

#include "U8glib.h"

U8GLIB_ST7920_128X64_1X u8g( 13, 11, 10);

int analogInput = A0;                 // analog input for outside audio source
int hMeter = 65;                      // horizontal center for needle animation
int vMeter = 85;                      // vertical center for needle animation (outside of dislay limits)
int rMeter = 80;                      // length of needle animation or arch of needle travel

const int sampleWindow = 50; // sample window width in mS (50 mS = 20Hz)
unsigned int sample;

static unsigned char VUMeter[] {
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xF0, 0x01, 0x00, 0x0F, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xC0, 0x07, 0x10, 0x00, 0x00, 0x10, 0xC0, 0x01, 0x00, 0x3C, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0xC0, 0x1C, 0x00, 0x04, 0x10, 0x00, 0x00, 0x10, 0x20, 0x02, 0x00, 0x40, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x80, 0x22, 0x00, 0x02, 0x10, 0x00, 0x00, 0x10, 0x20, 0x02, 0x00, 0x40, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x80, 0x22, 0x00, 0x02, 0xF0, 0x01, 0x00, 0x0E, 0x20, 0x02, 0x00, 0x40, 0x80, 0x0F,
0x3C, 0x0E, 0x80, 0x22, 0x00, 0x01, 0x00, 0x01, 0x00, 0x10, 0x20, 0x02, 0x00, 0x38, 0x80, 0x00,
0x40, 0x11, 0x80, 0x22, 0x00, 0x01, 0x00, 0x01, 0x00, 0x10, 0x20, 0x02, 0x00, 0x40, 0x80, 0x00,
0x40, 0x11, 0x80, 0x22, 0x80, 0x00, 0x00, 0x01, 0x00, 0x10, 0x20, 0x02, 0x00, 0x40, 0x80, 0x00,
0x40, 0x11, 0x80, 0x22, 0x80, 0x00, 0xF0, 0x00, 0x00, 0x0F, 0x20, 0x02, 0x00, 0x40, 0x80, 0x0F,
0x38, 0x11, 0x80, 0x22, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xC0, 0x01, 0x00, 0x3C, 0x00, 0x08,
0x04, 0x11, 0x80, 0x1C, 0x00, 0x00, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0x00, 0xE0, 0x1F, 0x00, 0x00, 0x08,
0x04, 0x11, 0x00, 0x00, 0xE0, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xF3, 0xFF, 0x03, 0x00, 0x08,
0x04, 0x11, 0x00, 0xE0, 0xFF, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF, 0xF9, 0xFF, 0x3F, 0x80, 0x07,
0x7C, 0x0E, 0x00, 0xFF, 0x1F, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xF8, 0xFF, 0xFF, 0x03, 0x00,
0x00, 0x00, 0xF0, 0x1F, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xF8, 0xFF, 0x1F, 0x00,
0x00, 0x00, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF, 0x7F, 0x00,
0x00, 0xE0, 0x0F, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xF0, 0xFF, 0x01,
0x00, 0xF8, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x80, 0xFF, 0x07,
0x00, 0x1F, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFC, 0x0F,
0x80, 0x07, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xF0, 0x1F,
0xC0, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xC0, 0x3F,
0x60, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x80, 0x3F,
0x30, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x3F,
0x18, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x02, 0x08, 0x30, 0x60, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x1C,
0x08, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x02, 0x08, 0x30, 0x60, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x06, 0x0C, 0x30, 0x60, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x06, 0x0C, 0x30, 0x60, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x0C, 0x06, 0x30, 0x60, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x1C, 0x07, 0x30, 0x60, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x18, 0x03, 0x30, 0x60, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xB0, 0x01, 0x30, 0x60, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xB0, 0x01, 0x30, 0x60, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xE0, 0x00, 0x30, 0x60, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xE0, 0x00, 0xE0, 0x3F, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x40, 0x00, 0xC0, 0x1F, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x08,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x08,
0x7C, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x3E,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x08,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x08,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x02, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x08, 0x00, 0x02, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x08, 0x00, 0x02, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x40, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x3E, 0x3C, 0x3A, 0x3A, 0x3C, 0x3A, 0x3C, 0x5C, 0x3C, 0x00, 0x3A, 0x42, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x08, 0x42, 0x46, 0x46, 0x42, 0x46, 0x42, 0x22, 0x42, 0x00, 0x46, 0x42, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x08, 0x42, 0x42, 0x42, 0x42, 0x42, 0x40, 0x22, 0x42, 0x00, 0x02, 0x42, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x08, 0x7E, 0x42, 0x42, 0x42, 0x42, 0x7C, 0x22, 0x7E, 0x00, 0x02, 0x42, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x08, 0x02, 0x42, 0x42, 0x42, 0x42, 0x42, 0x1C, 0x02, 0x00, 0x02, 0x42, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x08, 0x02, 0x42, 0x42, 0x42, 0x42, 0x42, 0x04, 0x02, 0x00, 0x02, 0x42, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x08, 0x42, 0x42, 0x42, 0x42, 0x46, 0x62, 0x3C, 0x42, 0x18, 0x02, 0x62, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x30, 0x3C, 0x42, 0x42, 0x3C, 0x3A, 0x5C, 0x42, 0x3C, 0x18, 0x02, 0x5C, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x02, 0x00, 0x42, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x02, 0x00, 0x3C, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00
};

void setup(void) {
pinMode(analogInput, INPUT);
}

void loop(void) {
unsigned long startMillis = millis(); // start of sample window
unsigned int PeaktoPeak = 0; // peak-to-peak level
unsigned int SignalMax = 0;
unsigned int SignalMin = 1024;
while ( millis() - startMillis < sampleWindow ) {

sample = analogRead(analogInput);
if (sample < 1024) {

if (sample > SignalMax) {

SignalMax = sample; // saves just the max levels
}

else if (sample < SignalMin) {

        SignalMin = sample;                                // saves just the min levels
      }
    }
}

PeaktoPeak = SignalMax - SignalMin; // max - min = peak-peak amplitude
float MeterValue = PeaktoPeak * 330 / 1024; // convert volts to arrow information

MeterValue = MeterValue - 34;                            // shifts needle to zero position
// refresh display for next step
u8g.firstPage();
do {
    u8g.drawXBM(0, 0, 128, 64, VUMeter);       // draws background
    int a1 = (hMeter + (sin(MeterValue / 57.296) * rMeter)); // meter needle horizontal coordinate
    int a2 = (vMeter - (cos(MeterValue / 57.296) * rMeter)); // meter needle vertical coordinate
    u8g.drawLine(a1, a2, hMeter, vMeter);         // draws needle
} while ( u8g.nextPage() );
}

С таким дисплеем есть один нюанс. Как таковой очистки дисплея (на подобии clear.display()) здесь нет. Чтобы картинка отображалась, нужно размещать команды внутри такого блока:

Код

u8g.firstPage();
do {
команды_на_отображение_пишем_здесь
} while ( u8g.nextPage() );

Как сделать: https://tehnopage.ru/indikator_urovnua_audio_signala

Публикация от @ tehnopage.ru 27 Июл 2018 в 3:37 PDT

Посмотрите еще эти статьи
Управляем вытяжкой на кухне пультом от телевизора на Arduino
Вывод картинки на дисплей 128x64
Детектор микронаушников
Ethernet shield w5100 таймер включения на веб странице
Вывод различных данных на дисплей LCD 128x64
Подключение датчиков газа и дыма серии MQ к Arduino

Не пропустите обновления! Подписывайтесь на нашу группу Вконтакте.
Так же у нас есть Telegram канал.
Вам понравился наш материал? Поделитесь с коллегами!

Просмотров: 8626. Оценка статьи: 5.0 из 5. Уже оценило 2 читателя

Об авторе - Администратор

More by Администратор

Раскрытие радиостанции Motorola CM140 2017-01-21 23502 2	Управление реле через USB 2020-03-15 8201 3
Вывод различных данных на дисплей LCD 128x64 2018-02-12 27954 1	Тренировочный телеграфный ключ "Морзе" 2017-02-02 5146 2
Стоит ли браться за проект 2022-12-08 1294	Из монитора в телевизор 2018-02-11 6071
Устройство CAN фильтра 2022-02-17 5303 2	Пушка Гаусса \| часть 2 2022-02-04 2569
Усилитель мощности HA13118 (18Watt) 2011-02-27 6248	Усилитель мощности TDA1562 (70Watt) 2011-03-02 4591

Всего комментариев: 0

Визуалиация уровня аудио сигнала на LCD дисплее и Arduino

Подготовка фонового рисунка

Разработка программного кода

Об авторе - Администратор