手把手教你用51单片机DIY音乐频谱显示器

每当看到家里的音箱功放上的几排小灯，随着播放的音乐如波浪般跳跃，或者在电脑上打开千千静听这个音乐播放软件时，看到那动感的频谱跟随音乐节奏优美的舞动着时，不禁思绪万千，要是自己某天能亲手用普通的单片机DIY这么一个东东，那将是多么有成就感的事情，至少对我们电子爱好者来说，这是许多人曾经梦想过的。伴随音箱里传来的美妙音乐，原本只能“听”的音乐，现在却还能“看”，给人带来视觉上的炫酷享受。 本文将带领你动手探究其中的奥秘，你会发现她不再神秘，只要跟着我一步一步动手做，你一定可以成功做出来。让我们给音乐赋予一个完美的视听极限，你还在等什么？马上动手吧！

下面我们将讲解与制作有关的基础理论知识，我将力求使音乐频谱显示的原理通俗易懂。当然，你如果实在等不及了，或者暂时没时间弄明白也可以快速跳过本节，在制作篇直接跟我动手开始做。

理论基础概述

正在阅读本文的你可能会问，制作这么神奇的东西，她到底是什么原理，需要用到些什么理论吗?我能明白其中的原理吗?

1) 你问：什么是频谱？什么是频谱显示？

我答：说到“频谱”这个词，它好像是一种很神秘的东西，究竟什么是“频谱”？这便要从波形本身的来源说起。我们知道，一切声音都是由振动产生的。声音之所以千变万化各不相同，是因为它们的振动各不相同。看看琵琶，吉他或者其他的弦类乐器，可以发现它的每一根琴弦的直径都是不一样的。琴弦越细，音调也就越高。反之则越低。显然粗的弦就不如细的弦振动得快或者说是振动的频率高。产生音调高低的不同，就是由于振动的频率不同。很显然频率越高，音高也就越高。 频率的单位是赫兹(简写为Hz)，赫兹 (1857-1894)，是德国物理学家，他发现了电磁波，为了纪念他，人们用它的名字来做为频率的单位。所谓的一赫兹，就是一秒钟振动一次。那么440Hz呢，当然就是每秒振动440次，这个声音就是音乐中的标准A音，是乐器定音的标准。而钢琴中央C的频率则是261.63Hz。我们人的耳朵能够听到的频率范围，是20Hz到20000Hz。低于这个频率范围的声音叫次声波，而高于这个频率范围的声音叫做超声波。所以我们能听到的音乐的频率，即都在人耳可听到的这个范围之内，约从20Hz到20KHz。 比如，下面的表格中是我们常见的一些人声的基频范围

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

根据傅立叶分析，任何声音可以分解为数个甚至无限个正弦波，而它们往往又包含有无数多的谐波分量。而它们又往往是时刻在变化着。所以一个声音的构成其实是很复杂的。将声音的频率分量绘制成曲线，就形成了频谱。 对频谱进行分析的仪器就是频谱分析仪，早期频谱仪都是模拟分析的。