कानों से संख्याओं की परिभाषा: Arduino पर कार्यान्वयन

इस लेख में, मैं पहले से ही ग्रंथि में प्रयोगशाला काम नंबर 3 में अपनी प्रेरणा जारी रखूंगा। हम Goertzel एल्गोरिथ्म का उपयोग करके Arduino पर टोन डायलिंग मोड में ध्वनि द्वारा एक अंक का पता लगाने के बारे में बात कर रहे हैं।

इसे कार्यान्वित करने के लिए, मैंने Arduino UNO, एक इलेक्ट्रेट माइक्रोफोन ( adafruit ) और MAX72 चालक के साथ 8x8 डिस्प्ले का उपयोग किया।

कार्य योजना

• पर्याप्त संख्या में नमूनों को अलग करें ( पिछले लेख से कार्यक्रम का उपयोग करके मुझे विश्वास हो गया था कि 256 पर्याप्त है)।
• वर्णों को एन्कोडिंग वांछित आवृत्तियों के अनुरूप आवृत्ति प्रतिक्रिया के आयाम का पता लगाएं।
• आयाम के दो अधिकतम मूल्य वांछित चरित्र की पंक्ति और स्तंभ सूचक देंगे, उदाहरण के लिए, आंकड़ा 3 जैसा दिखता है।
  
  

कार्यान्वयन

एक कार्यान्वयन पर शुरू करने से पहले, हम इस सवाल का जवाब देते हैं - क्या अरुडिनो यूएनओ हमारे लिए पर्याप्त प्रदर्शन करेगा?

घड़ी की आवृत्ति: 16MHz
एक नमूना चक्र 13 घड़ी चक्र लेता है
प्रीस्कूलर मूल्य सबसे सटीकता प्रदान करता है: 128

यह 16 मेगाहर्ट्ज / 13/128 ~ 9615 हर्ट्ज - वांछित नमूना आवृत्ति, जिसका अर्थ है कि आप 4.8 kHz तक की आवृत्तियों के साथ काम कर सकते हैं।

ADC ट्यूनिंग

ADC ऑपरेशन के कई तरीके हैं, सबसे दिलचस्प नीचे सूचीबद्ध हैं (ADCSRB कीवर्ड के लिए डेटाशीट में एक पूरी सूची)

• एकल रीड - एनालॉगरेड () विधि का उपयोग करते हुए, लेकिन यह एक अवरोधक कॉल है जो 100 ,s लेता है, और इसका उपयोग करना एक निरंतर नमूना दर प्रदान करना असंभव है
• फ्री-रन मोड - इस मोड में, अगला नमूना चक्र पिछले एक के अंत के तुरंत बाद शुरू होता है और अधिकतम नमूना स्थापना प्रदान की जाती है
• टाइमर ओवरफ्लो - नमूना टाइमर ओवरफ्लो के साथ शुरू होता है, यह आपको नमूना आवृत्ति को ठीक करने की अनुमति देता है

एडीसी सेटअप कोड, सादगी के लिए मैंने फ्री-रन मोड का इस्तेमाल किया।

ADMUX = 0; // Channel sel, right-adj, use AREF pin ADCSRA = _BV(ADEN) | // ADC enable _BV(ADSC) | // ADC start _BV(ADATE) | // Auto trigger _BV(ADIE) | // Interrupt enable _BV(ADPS2) | _BV(ADPS1) | _BV(ADPS0); // 128:1 / 13 = 9615 Hz ADCSRB = 0; // Free-run mode DIDR0 = _BV(0); // Turn off digital input for ADC pin TIMSK0 = 0; // Timer0 off 

सिग्नल प्रोसेसिंग

जैसे ही नमूनों की पूर्ण सरणी टाइप की जाती है, हम ADC द्वारा व्यवधान को बंद कर देते हैं और Goertzel एल्गोरिथ्म का उपयोग करते हुए स्पेक्ट्रम के आयाम की गणना करते हैं। मैं इस विस्तृत संसाधन के साथ एल्गोरिथ्म के वर्णन में प्रतिस्पर्धा नहीं करूंगा, लेकिन मैं अपना कार्यान्वयन दूंगा:

 void goertzel(uint8_t *samples, float *spectrum) { float v_0, v_1, v_2; float re, im, amp; for (uint8_t k = 0; k < IX_LEN; k++) { float cos = pgm_read_float(&(cos_t[k])); float sin = pgm_read_float(&(sin_t[k])); float a = 2. * cos; v_0 = v_1 = v_2 = 0; for (uint16_t i = 0; i < N; i++) { v_0 = v_1; v_1 = v_2; v_2 = (float)(samples[i]) + a * v_1 - v_0; } re = cos * v_2 - v_1; im = sin * v_2; amp = sqrt(re * re + im * im); spectrum[k] = amp; } } 

वांछित आवृत्तियों के अनुरूप नमूनों के लिए साइन और कोजाइन की गणना पहले की गई थी। कोड का पूर्ण संस्करण यहां है ।

निष्कर्ष

सबसे महत्वपूर्ण बात, यह निकला और सरल ध्वनि प्रसंस्करण के लिए Arduino UNO संसाधन पर्याप्त हैं।


मुख्य सबक जो मैंने सीखा कि एडीसी एक संवेदनशील चीज है, कंसोल को चरित्र को सफलतापूर्वक पहचानने और भेजने के बाद, मैंने प्रदर्शन के साथ काम करने के लिए इसे डिबग करने में एक सप्ताह बिताया, क्योंकि मैंने माइक्रोफ़ोन और मैक्स 1 9 1 9 की जमीन को जोड़ा और सभी नमूने तुरंत शोर में बदल गए।

क्या यह बेहतर हो सकता था? हां, नमूना आवृत्ति और नमूनों की संख्या का चयन करना अधिक सही होगा ताकि वांछित आवृत्तियां नमूना जाली के साथ मेल खाती हैं, इससे स्पेक्ट्रम के प्रसार को रोका जा सकेगा। ऐसे पैरामीटर पहले से ही f = 8 kHz, N = 205 हैं, जिस स्थिति में आपको ADC को फ्री-रन मोड में नहीं, बल्कि टाइमर ओवरफ्लो चलाने की आवश्यकता है, और अंतर स्पष्ट होगा।



पाठ्यक्रम एक करीबी के लिए आकर्षित कर रहा है, लेकिन अभी भी कई विचार हैं।
आपका ध्यान के लिए धन्यवाद।