网络知识 娱乐 基于STM32开源：磁流体蓝牙音箱（包含源码+PCB）

基于STM32开源：磁流体蓝牙音箱（包含源码+PCB）

发布: 2023年2月14日 10:17:50

目录

  • 日常·唠嗑
  • 一、视频效果
  • 二、硬件设计
  • 三、程序设计
  • 四、工程获取
  • 五、专利

日常·唠嗑

      21年6月的时候，那会刚开始创业，跟着合伙人园丁（笔名）在创业的道路上，瞎灯黑火乱摸索，基本上是能跟开发有关合法赚钱的方式（嘿嘿，我这人比较庸俗，就想着赚钱），我们都思考过。为了一个看不见的投资，也是跟着另外三个小伙伴，去外面搞应酬（不过这个经历，也是我们人生中，一个不过珍贵的回忆，即使没拿到第一个投资，但那是我们以一个创业人为自己事业打拼的一件事）。
      这创业的过程，我们也像大多数出来创业的年轻技术人员那样去接单子做（俗称接外包赚外快）,这个磁流体项目就是我们那会接的单子，21年磁流体音箱项目网上还没有这么多
      呸呸呸。尽讲些没用的，直接上视频，看效果进入正文。

一、视频效果

21年6月做的，后面因为找不到投资人，所以没有再进行外包装优化，当时我们还给这个作品起了个中二的名字：毒液音箱（嘿嘿）

STM32：磁流体蓝牙音箱项目开源（源码+PCB）

二、硬件设计

      主控器，我们是自己画的最小系统板，板子上有：控制电路+电磁铁电路+电源电路
      控制电路：STM32F103C8T6最小系统
      电源电路：AMS117电路
      电磁铁电路：一个大功率的MOS管做开关电路
    除了自己设计的最小系统板外，还需要到某宝买一个蓝牙音箱+一个36V可调电源，这两个东西都可以自己做，但是没必要，网上便宜，性能还稳定，毕竟别人做了这么多年这东西了，还是可以的。
    在电磁铁电路，开始，我们相过用大功率三极管做，但是电流实在太大了，工作不到一会，就会严重发烫。后来我三师兄给我介绍了MOS电路，发现就好了。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

      这个PCB跟原理图，我等会会跟源码放在一起，打包放在文末，有兴趣的，自己下载。

三、程序设计

      其实这东西做起来没那么难，有些基础的人都可以做，主要用到FFT算法，我讲一下算法思路：这里我不会讲FFT算法的内容，网上讲解很多，感兴趣的自己去搜。我讲一下，大致原理，在第二大点的硬件设计中，我们用到了一个大功率MOS管做开关电路，其实就是让电磁铁把磁流体吸起来（给电就有磁力就吸起来了，没电没磁力就又掉下去），那么如何做到磁流体随着音乐跳动呢？
      其实很简单，就是我们把单片的一个端口，根据音乐的跳动（FFT频率）不断输出PWM信号去控制这个MOS管的开关。（注意：因为电磁铁的电流是很大的，必须很单片机直接做隔绝，所以你可以看到，我设计的板子是有一些大电容跟小三极管做隔绝的）。

主程序： 代码已经做了注释，相信有基础的人都能看懂，没基础的，建议把基础打好，再来搞这项目

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "adc.h"
#include "dma.h"
#include "tim.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "stm32_dsp.h"
#include "table_fft.h"
#include "math.h"
#include "oled.h"
#include "config.h"
#include "bg.h"
/* USER CODE END Includes */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
#define NPT 1024//256
#define PI2 6.28318530717959

#define K1 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_4)
#define K2 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_11)
#define K3 HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_12)

//采样率计算
//分辨率：Fs/NPT 
//#define Fs	10000
#define Fs	25600
//取9984能出来整数的分辨率 9984/256 = 39Hz

#define DCT_0  HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_RESET);
#define DCT_1  HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_SET);


/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
void Error_Handler(void);

/* USER CODE BEGIN PFP */
/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void Creat_Single(void);
void GetPowerMag(void);
void Single_Get(void);
void display1(void);
void display2(void);
void Key_Scan(void);
/* USER CODE END PFP */

/* USER CODE BEGIN 0 */
uint32_t adc_buf[NPT]={0};

uint8_t DCT_QD_flag;
uint16_t DCT_QD_flag1;
uint32_t error2;					//差值


long lBufInArray[NPT];
long error1[NPT/2]={0};					//差值
long lBufOutArray[NPT/2];
long lBufMagArray[NPT/2];//当前幅值
long lastSpectrum[NPT/2];//上一次幅值   差值处理使用

uint8_t ucmagarry[37];

#define 	SPECTRUM_WND_SIZE  		10 //窗口数
#define 	THRESHOLD_WINDOW_SIZE  10   //均值窗口数
#define 	MULTIPLIER		1.0f    //增益系数

uint16_t wndNum = 0;
uint16_t spectralFlux[SPECTRUM_WND_SIZE]; //前后差值
uint16_t threshold[SPECTRUM_WND_SIZE];   //均值阈值
uint16_t peakSpectrum[SPECTRUM_WND_SIZE]; //节拍值




long  DCT_error_max;									//电磁铁差值最大值
uint8_t DCT_flag=0;								//电磁铁工作标志位0开启   1关闭
uint8_t prt = 10;									//量化显示的比例
#define SHOW_NUM 4								//显示函数的个数
uint8_t display_num = 1;					//控制显示方式的
uint8_t auto_display_flag = 0;		//自动切换显示标志 1：自动切换 0:手动

uint8_t fall_pot[128];	//记录下落点的坐标






/* USER CODE END 0 */

int main(void)
{

  /* USER CODE BEGIN 1 */
	uint16_t i = 0;
  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration----------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_DMA_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_ADC1_Init();
  MX_TIM3_Init();

  /* USER CODE BEGIN 2 */
	printf("uart test! rn");
	
	/*初始化显示*/
	GUI_Initialize();
	/*设置前景色和背景色 这里用1和0代替*/
	GUI_SetColor(1,0);
	GUI_LoadPic(0,0,(uint8_t *)&gImage_bg,128,64);
	GUI_Exec();
	HAL_Delay(3000);
	
	//初始化下落点 把下落的点 初始化为最底部显示
	for(i=0;i<128;i++)
		fall_pot[i] = 63;
	
	/*启动ADC的DMA传输 配合下面定时器来触发ADC转换*/
	HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, adc_buf, NPT);
	/*开启定时器 用溢出事件来触发ADC转换*/
	HAL_TIM_Base_Start(&htim3);
	DCT_QD_flag=0;
	DCT_QD_flag1=0;

  while (1)
  {
//		DCT_1;
		
	/**********************************/			
			if(DCT_QD_flag==1)//有音乐
			{	
				DCT_0;
				if (DCT_flag == 0)//开启电磁铁
					{
						DCT_1;
						HAL_Delay(120);   
						DCT_flag =1;
						DCT_0;
					}
					else
					{
						DCT_0;
					}
					HAL_Delay(10);
			}
			else
			{
					DCT_1;
			}
  }
}

/** System Clock Configuration
*/
void SystemClock_Config(void)
{

  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct;
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct;
  RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit;

    /**Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks 
    */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue = RCC_HSE_PREDIV_DIV1;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL9;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

    /**Initializes the CPU, AHB and APB busses clocks 
    */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_ADC;
  PeriphClkInit.AdcClockSelection = RCC_ADCPCLK2_DIV6;
  if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

    /**Configure the Systick interrupt time 
    */
  HAL_SYSTICK_Config(HAL_RCC_GetHCLKFreq()/1000);

    /**Configure the Systick 
    */
  HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK);

  /* SysTick_IRQn interrupt configuration */
  HAL_NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 0, 0);
}

/* USER CODE BEGIN 4 */
/************FFT相关*****************/
//测试用 生成一个信号
void Creat_Single(void)
{
	u16 i = 0;
	float fx=0.0;
	
	for(i=0; i<NPT; i++)
	{
		fx = 2048+2048*sin(PI2 * i * 200.0 / Fs)+
				 3100*sin(PI2 * i * 502.0 / Fs)+
				 1300*sin(PI2 * i * 990.0 / Fs);
		lBufInArray[i] = ((signed short)fx) << 16;		
	}
}
//获取FFT后的直流分量
void GetPowerMag(void)
{
    signed short lX,lY;
    float X,Y,Mag;
    unsigned short i;
    for(i=0; i<NPT/2; i++)
    {
        lX  = (lBufOutArray[i] << 16) >> 16;
        lY  = (lBufOutArray[i] >> 16);
			
				//除以32768再乘65536是为了符合浮点数计算规律
        X = NPT * ((float)lX) / 32768;
        Y = NPT * ((float)lY) / 32768;
        Mag = sqrt(X * X + Y * Y)*1.0/ NPT;
        if(i == 0)	
            lBufMagArray[i] = (unsigned long)(Mag * 32768);
        else
            lBufMagArray[i] = (unsigned long)(Mag * 65536);
    }
}
/*柱状显示*/
void display1(void)
{
	uint16_t i = 0;
	uint8_t x = 0;
	uint8_t y = 0;
	
	/*******************显示*******************/
	GUI_ClearSCR();
	for(i = 0; i < 32; i++)	//间隔的取32个频率出来显示
	{
		x = (i<<2);	//i*4
		y = 63-(lBufMagArray[x+1]/prt)-2;	//加1是为了丢掉第一个直流分量
		if(y>63) y = 63;
		
		GUI_LineWith(x,y,x,63,3,1);
		
		//画下落的点
		if(fall_pot[i]>y) fall_pot[i] = y;
		else
		{
				if(fall_pot[i]>63) fall_pot[i]=63;
				GUI_LineWith(x,fall_pot[i],x,fall_pot[i]+3,3,1);
				fall_pot[i] += 2 ;
		}
	}
	GUI_Exec();
}
/*单柱状显示*/
void display2(void)
{
	uint16_t i = 0;
	uint8_t y = 0;
	
	/*******************显示*******************/
	GUI_ClearSCR();
	for(i = 1; i < 128; i++)	
	{
		y = 63-(lBufMagArray[i]/prt)-2;
		if(y>63) y = 63;
		
		GUI_RLine(i,y,63,1);		
		//画下落的点
		if(fall_pot[i]>y) fall_pot[i] = y;
		else
		{
				if(fall_pot[i]>63) fall_pot[i]=63;
				GUI_RLine(i,fall_pot[i],fall_pot[i]+1,1);
				fall_pot[i] += 2 ;
		}
	}
	GUI_Exec();
}
/*柱状显示 中间对称*/
void display3(void)
{
	uint16_t i = 0;
	uint8_t y = 0;
	
	/*******************显示*******************/
	GUI_ClearSCR();
	for(i = 0; i < 127; i++)	
	{
		y = 31-(lBufMagArray[i+1]/prt)-2;	//加1是为了丢掉第一个直流分量
		if(y>31) y = 31;
		
		GUI_RLine(i,32,y,1);
		GUI_RLine(i,32,63-y,1);
		
		//画下落的点
		if(fall_pot[i]>y) fall_pot[i] = y;
		else
		{
				if(fall_pot[i]>30) fall_pot[i]=30;
				GUI_RLine(i,fall_pot[i],fall_pot[i]+1,1);
				GUI_RLine(i,63-fall_pot[i],63-(fall_pot[i]+1),1);
				fall_pot[i] += 2 ;
		}
	}
	GUI_Exec();
}
/*单柱状显示 中间对称*/
void display4(void)
{
	uint16_t i = 0;
	uint8_t x = 0;
	uint8_t y = 0;
	
	/*******************显示*******************/
	GUI_ClearSCR();
	for(i = 0; i < 32; i++)	//间隔的取32个频率出来显示
	{
		x = (i<<2);	//i*4
		y = 31-(lBufMagArray[x+1]/prt)-2;	//加1是为了丢掉第一个直流分量
		if(y>31) y = 31;
		
		GUI_LineWith(x,y,x,32,3,1);
		GUI_LineWith(x,63-y,x,32,3,1);
		
		//画下落的点
		if(fall_pot[i]>y) fall_pot[i] = y;
		else
		{
				if(fall_pot[i]>31) fall_pot[i]=31;
				GUI_LineWith(x,fall_pot[i],x,fall_pot[i]+3,3,1);
				GUI_LineWith(x,63 - fall_pot[i],x,63 - fall_pot[i]-3,3,1);
				fall_pot[i] += 2 ;
		}
	}
	GUI_Exec();
}


//ADC DMA传输中断
void HAL_ADC_ConvCpltCallback(ADC_HandleTypeDef* hadc)
{
	uint16_t i = 0,m=0;
	uint32_t flux = 0;
	int start,end,j;
	float mean;
	static uint16_t num = 0;	
//	printf("adc dma interrupt rn");
	HAL_ADC_Stop_DMA(&<

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