采用MAX7219四合一点阵模块 对声音频率为100 在点阵上显示频谱 的代码

这里给出一个基于Arduino平台的代码实现。需要注意的是，这个代码只是一个简单的示例，需要根据具体硬件和需求进行适当的修改和调整。

#include <LedControl.h>

// 定义MAX7219四合一点阵模块引脚
#define DIN_PIN 12
#define CS_PIN 11
#define CLK_PIN 10

// 定义采样窗口大小和频率分辨率
#define SAMPLE_WINDOW_SIZE 64
#define FREQUENCY_RESOLUTION 100

// 定义分频系数
const int PRESCALER = 128; 

// 定义采样计数器和样本数组
uint8_t sampleCounter = 0;
uint16_t samples[SAMPLE_WINDOW_SIZE];

// 初始化MAX7219点阵模块
LedControl lc = LedControl(DIN_PIN, CLK_PIN, CS_PIN, 1);

void setup() {
  // 设置串口通信速率
  Serial.begin(9600);

  // 初始化MAX7219点阵模块
  lc.shutdown(0, false);
  lc.setIntensity(0, 15);
  lc.clearDisplay(0);
}

void loop() {
  // 采样音频信号
  uint16_t sample = analogRead(A0);
  sample = sample >> 2;

  // 取平方得到功率
  sample *= sample;

  // 存储样本
  samples[sampleCounter] = sample;

  // 计数器递增
  sampleCounter++;

  // 检查样本数组是否已满
  if (sampleCounter >= SAMPLE_WINDOW_SIZE) {
    // 处理采样
    processSamples();

    // 重置计数器和样本数组
    sampleCounter = 0;
    for (int i = 0; i < SAMPLE_WINDOW_SIZE; i++) {
      samples[i] = 0;
    }
  }
}

// 处理采样
void processSamples() {
  // 计算FFT
  double real[SAMPLE_WINDOW_SIZE];
  double imag[SAMPLE_WINDOW_SIZE];
  for (int i = 0; i < SAMPLE_WINDOW_SIZE; i++) {
    real[i] = samples[i];
    imag[i] = 0.0;
  }
  FFT(real, imag, SAMPLE_WINDOW_SIZE);

  // 计算频率和幅值
  double frequencies[SAMPLE_WINDOW_SIZE / 2];
  double amplitudes[SAMPLE_WINDOW_SIZE / 2];
  for (int i = 0; i < SAMPLE_WINDOW_SIZE / 2; i++) {
    frequencies[i] = (double)i * FREQUENCY_RESOLUTION / SAMPLE_WINDOW_SIZE;
    amplitudes[i] = sqrt(real[i] * real[i] + imag[i] * imag[i]) / SAMPLE_WINDOW_SIZE;
  }

  // 在点阵上显示频谱
  int column = 0;
  for (int i = 1; i < SAMPLE_WINDOW_SIZE / 2; i++) {
    double frequency = frequencies[i];
    double amplitude = amplitudes[i];
    int row = (int)(amplitude * 8);
    if (row > 7) {
      row = 7;
    }
    lc.setLed(0, row, column, true);
    if (column < 7) {
      column++;
    }
  }
}

// FFT实现
void FFT(double* real, double* imag, uint16_t n) {
  // 计算复数单位根
  double pi = 3.14159265358979323846;
  double theta = 2 * pi / n;
  double wReal = cos(theta);
  double wImag = sin(theta);

  // 计算蝴蝶因子
  double wStepReal, wStepImag;
  wStepReal = 1.0;
  wStepImag = 0.0;
  double tempReal, tempImag;
  for (int i = 0; i < n / 2; i++) {
    double theta = -2 * pi * i / n;
    wStepReal = cos(theta);
    wStepImag = sin(theta);
    tempReal = wStepReal * real[i + n / 2] - wStepImag * imag[i + n / 2];
    tempImag = wStepReal * imag[i + n / 2] + wStepImag * real[i + n / 2];
    real[i + n / 2] = real[i] - tempReal;
    imag[i + n / 2] = imag[i] - tempImag;
    real[i] += tempReal;
    imag[i] += tempImag;
    tempReal = wStepReal * wStepReal - wStepImag * wStepImag;
    tempImag = 2 * wStepReal * wStepImag;
    wStepReal = tempReal;
    wStepImag = tempImag;
  }

  // 递归计算FFT
  if (n > 2) {
    FFT(real, imag, n / 2);
    FFT(real + n / 2, imag + n / 2, n / 2);
  }
}

该代码中主要的实现步骤包括：

1. 初始化MAX7219点阵模块；
2. 采样音频信号，存储样本；
3. 当样本数组满时，处理采样，计算FFT，计算频率和幅值；
4. 在点阵上显示频谱。

需要注意的是，该代码中的FFT实现使用了递归方式，可能会存在效率问题，具体实现方式可以根据需要进行修改。此外，需要根据具体的硬件和需求进行适当的调整和优化。