Розроблення системи контролю та індикації сигналів звукового спектру

Abstract

У сучасному світі неможливо уявити життя людини без гаджетів. Вони оточують нас повсюди: від дрібних побутових девайсів, таких як телефони та музичні колонки, до військової промисловості та цивільного телекомунікаційного обладнання. Усі ці пристрої об’єднює одне – кожен з них у своїй роботі використовує сигнали звукового спектру, які повинні оброблятись перед надсиланням кінцевому користувачу. Зазвичай в реальному світі ідеальні сигнали для передачі користувачу зустрічаються вкрай рідко і тому потрібно дані перед цим обробляти, зокрема виокремлювати корисну інформацію і зменшуючи при цьому вплив шумів. [1] Для цієї задачі використовують як і програмне забезпечення, у вигляді різноманітних алгоритмів фільтрування та виокремлення основної частоти сигналу. В цій кваліфікаційній роботі було використане модернізоване швидке перетворення Фур’є, [2] так і апаратну частину, використання цифрових мікрофонів з великою розрядністю й ефективною кількістю біт та високою частотої дискретизації сигналу. [3] Для цієї задачі був використаний мікрофон INMP441. [4] Також обґрунтовано вибір способу передачі даних з допомогою інтерфейсів I2S [5] та 1-Wire. Наведено суть і переваги параметрів передачі даних з допомогою цих протоколів. Зроблені відповідні висновки. Представлено розроблену мікропроцесорну систему для контролю та індикації сигналів звукового спектру, яка дозволяє аналізувати дані в режимі реального часу і передавати їх за допомогою вище згаданих інтерфейсів. Це

5 дозволяє робити аналіз навколишніх звуків, їх візуалізовувати завдяки лед стрічці і приймати на основі цієї інформації необхідні рішення. Представлена практична частина роботи, яка включає в себе розроблену програму забезпечення зв’язку між мікрофоном і мікроконтролером ESP32. У економічній частині наведений розрахунок витрат на виконання даної роботи. Висновки відображають результат виконаної роботи. Полягають у готовності використання даного методу передавання даних з мікрофона на мікроконтролер з подальшим аналізом.аналіз, I2S, обробка сигналів, INMP441.

In the modern world, it is impossible to imagine human life without gadgets. They surround us everywhere: from small household devices such as phones and music speakers to military industry and civilian telecommunications equipment. All of these devices have one thing in common - each of them uses sound spectrum signals that must be processed before being sent to the end user. Usually, in the real world, ideal signals for transmission to the user are extremely rare, and therefore it is necessary to process the data beforehand, in particular, to extract useful information and reduce the influence of noise. [1] For this task, both hardware and software are used, in the form of various algorithms for filtering and extracting the fundamental frequency of the signal. In this qualification work, the modernized fast Fourier transform was used, [2] as well as hardware, the use of digital microphones with many bits and an effective number of bits and a high signal sampling rate. [3] For this task, the INMP441 microphone was used. [4] The choice of data transmission method using the I2S [5] and 1-Wire interfaces is also substantiated. The essence and advantages of data transmission parameters using these protocols are presented. Relevant conclusions are drawn. The paper presents a microprocessor-based system for monitoring and displaying sound spectrum signals, which allows analyzing data in real time and transmitting them via the above-mentioned interfaces. This makes it possible to analyze ambient sounds, visualize them using ice tape, and make the necessary decisions based on this information. The practical part of the work is presented, which includes the developed program for ensuring communication between the microphone and the ESP32 microcontroller.

8 The economic part of the paper provides a calculation of the costs of this work. The conclusions reflect the result of the work done. They consist in the readiness to use this method of transmitting data from a microphone to a microcontroller with subsequent analysis.