手把手教你用51單片機DIY音樂頻譜顯示器

每當看到家里的音箱功放上的幾排小燈，隨著播放的音樂如波浪般跳躍，或者在電腦上打開千千靜聽這個音樂播放軟件時，看到那動感的頻譜跟隨音樂節奏優美的舞動著時，不禁思緒萬千，要是自己某天能親手用普通的單片機DIY這么一個東東，那將是多么有成就感的事情，至少對我們電子愛好者來說，這是許多人曾經夢想過的。伴隨音箱里傳來的美妙音樂，原本只能“聽”的音樂，現在卻還能“看”，給人帶來視覺上的炫酷享受。 本文將帶領你動手探究其中的奧秘，你會發現她不再神秘，只要跟著我一步一步動手做，你一定可以成功做出來。讓我們給音樂賦予一個完美的視聽極限，你還在等什么？馬上動手吧！

下面我們將講解與制作有關的基礎理論知識，我將力求使音樂頻譜顯示的原理通俗易懂。當然，你如果實在等不及了，或者暫時沒時間弄明白也可以快速跳過本節，在制作篇直接跟我動手開始做。

理論基礎概述

正在閱讀本文的你可能會問，制作這么神奇的東西，她到底是什么原理，需要用到些什么理論嗎?我能明白其中的原理嗎?

1) 你問：什么是頻譜？什么是頻譜顯示？

我答：說到“頻譜”這個詞，它好像是一種很神秘的東西，究竟什么是“頻譜”？這便要從波形本身的來源說起。我們知道，一切聲音都是由振動產生的。聲音之所以千變萬化各不相同，是因為它們的振動各不相同。看看琵琶，吉他或者其他的弦類樂器，可以發現它的每一根琴弦的直徑都是不一樣的。琴弦越細，音調也就越高。反之則越低。顯然粗的弦就不如細的弦振動得快或者說是振動的頻率高。產生音調高低的不同，就是由于振動的頻率不同。很顯然頻率越高，音高也就越高。 頻率的單位是赫茲(簡寫為Hz)，赫茲 (1857-1894)，是德國物理學家，他發現了電磁波，為了紀念他，人們用它的名字來做為頻率的單位。所謂的一赫茲，就是一秒鐘振動一次。那么440Hz呢，當然就是每秒振動440次，這個聲音就是音樂中的標準A音，是樂器定音的標準。而鋼琴中央C的頻率則是261.63Hz。我們人的耳朵能夠聽到的頻率范圍，是20Hz到20000Hz。低于這個頻率范圍的聲音叫次聲波，而高于這個頻率范圍的聲音叫做超聲波。所以我們能聽到的音樂的頻率，即都在人耳可聽到的這個范圍之內，約從20Hz到20KHz。 比如，下面的表格中是我們常見的一些人聲的基頻范圍

男低音 80-320Hz

男中音 96-387Hz

男高音 122-488Hz

女低音 145-580Hz

女高音 259-1034Hz

根據傅立葉分析，任何聲音可以分解為數個甚至無限個正弦波，而它們往往又包含有無數多的諧波分量。而它們又往往是時刻在變化著。所以一個聲音的構成其實是很復雜的。將聲音的頻率分量繪制成曲線，就形成了頻譜。 對頻譜進行分析的儀器就是頻譜分析儀，早期頻譜儀都是模擬分析的。