基于FFT变换的音乐小灯设计与实现开题报告

1. 研究目的与意义

随着社会的发展、科技的进步、人们生活水平的提高，对于美的追求已涉及方方面面。音乐与灯光本身就是一种美，然而单一的音乐只能有听觉上的体会而无视觉上的享受，单一的灯光变换又缺少了一种视觉和心灵上的震撼。在这个注重美的时代，对于音乐与灯光相结合从而达到视觉和听觉双重享受的需求已日益增加。在《2014-2018年中国移动音乐行业市场前瞻与投资规划分析报告》中就指出音乐产业可以向纵深发展，用途不仅仅是听这么简单。音乐可以看，也可以用。在这里，我的理解是音乐可以听，也可以看，再加上led灯就可以照明。现今的音乐播放器已不只是局限于音乐，而是把灯光、色彩、照明、节奏这些元素都结合进来，多方面满足人们对于美和性能的追求。现如今已经有很多厂家在生产音乐灯，然而在家庭中仍未普及，市场前景广阔。

在数字信号处理中，离散傅里叶变换（dft）是常用的变换方法，但由于其较大的计算量，使用dft来进行频谱分析是不明智的，1965年快速傅里叶变换（fft）的大规模应用解决了这个问题，现已在音频信号处理中得到了普遍运用。在实际生产的音乐播放器中，大多采用dsp芯片处理音乐频谱，但其软件和硬件比价复杂而单片机相对成本较低，在频谱分析中也运用广泛，故应用单片机制作fft变换的音乐小灯具有现实意义。

目的：使用lpc1114对采集到并经过放大、滤波后的音频信号进行fft算法分析，再通过调光驱动电路对led灯带进行pwm调光，实现灯带随着音乐的节奏跳动的效果。

意义：音乐小灯将音乐与灯光结合在一起，灯光可随着音乐的节奏而跳动。本设计将音频信号进行放大，并通过ad采样、低通滤波后进行fft变换。通过音频信号的能量来调节led灯的亮度，通过音频的频率来调节led的颜色，实现灯带随着音乐的节奏跳动的效果。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容：

(1)对音频信号进行采样、放大和滤波；

(2)通过lpc1114对采集到的音频信号进行fft变换，进行算法分析；

3. 研究的方法与步骤

方案：

主要分为电源模块、程序下载模块、语音放大和滤波模块、调光驱动模块和数据处理模块。

音乐部分通过ne5532芯片对输入音频信号进行放大，再通过mc33202芯片对放大后的信号进行滤波处理，再通过lpc1114芯片对输入信号进行fft变换。

4. 参考文献

[1]胡恩伟，周建林.基于lpc1114的智能节能led台灯控制器设计[j].电子产品世界,2013,2:58-60.

[2]梁平原，孟凡斌，廖立新.嵌入式音乐同步智能灯效系统的实现,机电产品开发与创新,2006,19(4):84-86.

[3]吴强，杨全胜，王晓蔚.用cortex-m0arm代替8051系列单片机的嵌入式教学[j].计算机教育，2015，8:52-54.

5. 计划与进度安排

（1）3月14日～3月20日（1周）了解课题的相关知识背景；

（2）3月21日～4月3日（2周）撰写并提交开题报告；

（3）4月4日～4月17日（2周）电路设计；