Traitement de signaux audio sur un robot

Résumé du document

Par ce projet, il nous est demandé de réaliser une chaîne de traitement audio. Cette étude est parachevée par ce rapport qui illustre la façon dont nous avons mené nos phases de développement et de test. Une présentation orale tiendra lieu de complément.

Il nous a été possible pendant ces séances de travail de mettre en application les connaissances acquises pendant notre cursus d'ingénieur en électronique. De plus, être confronté à une problématique nouvelle, associée à des échéances permet à la veille d'un départ en stage en industrie, d'être préparé à cette nouvelle expérience.

Ce rapport permettra de comprendre comment nous avons construit ce type de chaîne de traitement et avec quels composants nous avons procédé. On comprendra également comment utiliser et programmer un microcontrôleur. Nous détaillerons le cahier des charges, puis non seulement les aspects matériels, mais aussi logiciels (...)

Extraits

[...] Une présentation orale tiendra lieu de complément. Il nous a été possible pendant ces séances de travail de mettre en application les connaissances acquises pendant notre cursus d'ingénieur en électronique. De plus, être confronté à une problématique nouvelle, associée à des échéances permet à la veille d'un départ en stage en industrie, d'être préparé à cette nouvelle expérience. Ce rapport permettra de comprendre comment nous avons construit ce type de chaine de traitement et avec quels composants nous avons procédé. [...]

[...] De plus comme nous n'avons pas besoin d'une grande précision pour comparer les amplitudes, nous pensons nous limiter à 8 bits pour le CAN ce qui simplifiera le traitement avec les registres du microcontrôleur. Le microcontrôleur doit être capable d'effectuer le calcul de position à partir des signaux reçus. Pour cela il se met en attente jusqu'à ce que les trois entrées qui correspondent aux trois signaux de fréquences différentes soient à zéro. A partir de ce moment le microcontrôleur enregistre dans trois tableaux ces signaux et cet enregistrement s'arrêtera lorsque les trois sont au niveau haut. Il pourra ainsi connaitre sa position dans l'espace grâce à D1 et D2. [...]

[...] Dans le cahier de charge, on nous impose les composants suivants : - 2 haut-parleurs 60 à 80mm de diamètre W Ω), pour envoyer les signaux - 1 microphone Electret Panasonic WM62A pour recevoir les signaux - 1 carte à microcontrôleur II - Etape A : Emission de signaux audio Solution envisagée Dans cette étape, on émet des signaux audio à bande étroite sur un haut-parleur d'impédance Les signaux seront générés par le microcontrôleur et on peut agir sur 3 paramètres : - La fréquence du signal comprise entre 100HZ et 10Khz - La durée dP du train d'onde - La durée dW entre deux émissions de trains d'ondes 8Ω. On émet des signaux audio par l'intermédiaire de deux balises équipées d'un haut-parleur. On aura alors la possibilité de filtrer, amplifier et enfin émettre le signal de manière à obtenir les paramètres souhaités, i.e. des signaux de fréquence 2 KHz KHz et 8 KHz. [...]

[...] Si ce projet est avant tout technique, il faut il prendre en considération le facteur humain, car le travail s'est fait en binôme. Différentes manières d'organiser le travail ont été essayées, jusqu'à obtenir celle qui nous a semblé la plus efficace, à savoir la spécialisation de chacun de nous dans quelques domaines relatifs au projet. Cette expérience nous prépare donc pleinement à notre métier d'ingénieur ANNEXES Synoptique global Programme Sous Keil Base_8051 Copyright 2005 Silicon Laboratories, Inc. AUTH: Tarek Srarfi & Myriam Ben Youssef DATE: 02-05-2008 Target: C8051F02x Tool chain: KEIL Eval Includes SFR declarations #include Global CONSTANTS BAUDRATE 9600 Baud rate of UART in bps #define SYSCLK 22118400 SYSCLK frequency in Hz #define SAMPLE_RATE 50000 Sample frequency in Hz #define INT_DEC 256 integrate and decimate ratio sbit sbit sbit sbit sbit sbit sbit sbit sbit sbit sbit sbit sbit int int LED = P1^6; green LED: = ON; = OFF Pushbutton = P3^7; P2_0 = P2^0; P2_1 = P2^1; P2_2 = P2^2; P2_3 = P2^3; P2_4 = P2^4; P2_5 = P2^5; P2_6 = P2^6; P2_7 = P2^7; s8k = P2^4; s4k = P2^6; s_comp = P2^0; cpt=0; test=0; Function PROTOTYPES Init_Device (void); void fct_tempo(int); void fonction_int(void); void Init_P2(void); void Init_Timer1(void); void Init_Timer2(void); void Timer2_500 (void); void reception(void); Programme de la chaine de réception void cfg_uart0_mode1(void); Pour la liaison RS MAIN Routine main (void) { Init_Device(); Init_P2(); Init_Timer2(); //cette fonction nous permet d'avoir une tempo de 5ms initialise ici la routine d'interruption IT0=1; EX0=1; TCON=0x01; cfg_uart0_mode1(); EA=1; //interruption active au front descendant //valide interruption 0 //valide toute les interruptions //printf("salut\n"); while { reception(); LED = ~LED; } } ECRITURE DES FONCTIONS void Init_P2(void) { On utilse les bits 0 à 3 en entrée et les bits 4 à 7 en sortie Open-Drain, avec une résistance de 10kohm entre la sortie et VCC = 3.3 V P2MDOUT=0x00; P2_0=1; P2_1=1; P2_2=1; P2_3=1; P2_4=0; nous donne le signal carré à 8Khz P2_5=0; P2_6=0; nous donne le signal carré à 4Khz P2_7=0; } Interrupt Service Routines Timer3_ISR This routine changes the state of the LED whenever Timer3 overflows void Init_Timer2(void) { T2CON=0x00; CKCON désactive tout d'abord le timer 2 //nous permet d'avoir CLKSYS/12 /*Pour les fréquences des signaux qu'on va émettre, puisqu'il y a un rapport de 2 entre eux, on génére un compteur 2 bits sur 2 sorties à l'aide d'un Timer temporisé à 62.5 microseconde (ceci correspond à la durée d'une demie période à 8 KHz). [...]

[...] Lorsque le signal de la première balise est détecté en premier, ca voudra dire que le robot est plus prêt de cette balise. Cette solution peut être faisable mais on a trouvé une solution beaucoup plus simple à réaliser. Solution retenue pour la suite de la chaine de réception On utilise des signaux continus, donc on va nous servir de ceci afin d'avoir la composante continue du signal. Après le filtre passe-bande, on réalisera un étage multiplieur (redresseur) grâce au composant AD633 qui nous permettra d'avoir en sortie la valeur de notre signal au carré. [...]