Partie numérique

Dans cette partie, nous nous sommes porté sur la réalisation avec une autre approche cette fois-ci numérique.
Quand nous employons le terme numérique, nous entendons par là : “Utilisation d'un Microcontrôleur”. N'étant pas des professionnels dans la programmation microcontrôleur, nous avons décidé d'utiliser un composant de l'entreprise AVR, l' Atmega328P , à l'aide d'une carte électronique programmable l'Arduino Uno. Ce choix a été notamment décidé car l'Arduino possède des registres de conversion Analogique vers Numérique (ADC) essentiel pour la suite du projet. Aussi, elle est assez intuitive à programmer, lorsque l'on a quelques bases de programmation, et beaucoup de ressource à son sujet sont disponibles partout.

À présent,déroulons l'architecture de notre approche.


Dans un premier temps, il nous fallait récupérer la fréquence du signal d'entrée. Pour ce faire nous utilisons les registres de conversion analogique vers numérique de l'Atmega328P.
Ceci nous a été assez facile à réaliser car nous avons utilisé un code déjà écrit qui permet de mesurer la fréquence d'un signal à partir du moment où ce dernier possède une composante continue (offset) de $V_{offset}=2.5V$. En effet, l'arduino n'est pas capable de lire des tensions négatives il faut que l'on redresse le signal avec un offset, et pour avoir une meilleur lecture, on va centré le signal entre $0V$ et $5V$.

La partie du code permettant de réaliser cette fonction est la suivant:
(nous expliquerons les registres utilisés et la théorie numérique du code à la suite de ce dernier)

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////// variables utiles   //////
////// pour la Conversion //////
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//clipping indicator variables
boolean clipping = 0;
 
//data storage variables
byte newData = 0;
byte prevData = 0;
unsigned int time = 0;//keeps time and sends vales to store in timer[] occasionally
int timer[10];//storage for timing of events
int slope[10];//storage for slope of events
unsigned int totalTimer;//used to calculate period
unsigned int period;//storage for period of wave
byte index = 0;//current storage index
float frequency;//storage for frequency calculations
int maxSlope = 0;//used to calculate max slope as trigger point
int newSlope;//storage for incoming slope data
 
//variables for decided whether you have a match
byte noMatch = 0;//counts how many non-matches you've received to reset variables if it's been too long
byte slopeTol = 3;//slope tolerance- adjust this if you need // INITIALEMENT 3
int timerTol = 10;//timer tolerance- adjust this if you need
 
//variables for amp detection
unsigned int ampTimer = 0;
byte maxAmp = 0;
byte checkMaxAmp;
byte ampThreshold = 30;//raise if you have a very noisy signal

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////// Initialisation des  //////
//////  Registre de L'ADC  //////
//////  Et des différentes //////
//////  Entrées Sorties    //////
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void setup(){
 
  Serial.begin(9600);
 
  pinMode(13,OUTPUT);//led indicator pin
  pinMode(12,OUTPUT);//output pin
 
  //cli();//diable interrupts
 
  //set up continuous sampling of analog pin 0 at 38.5kHz
 
  //clear ADCSRA and ADCSRB registers
  ADCSRA = 0;
  ADCSRB = 0;
 
  ADMUX |= (1 << REFS0); //set reference voltage
  ADMUX |= (1 << ADLAR); //left align the ADC value- so we can read highest 8 bits from ADCH register only
 
  ADCSRA |= (1 << ADPS2) | (1 << ADPS0); //set ADC clock with 32 prescaler- 16mHz/32=500kHz
  ADCSRA |= (1 << ADATE); //enabble auto trigger
  ADCSRA |= (1 << ADIE); //enable interrupts when measurement complete
  ADCSRA |= (1 << ADEN); //enable ADC
  ADCSRA |= (1 << ADSC); //start ADC measurements
 
  sei();//enable interrupts
}

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//////  Requete d'interruption  //////
//////      Se déclenchant      //////
//////   Dès qu'une conversion  //////
//////       Est terminée       //////
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ISR(ADC_vect) {//when new ADC value ready
 
  PORTB &= B11101111;//set pin 12 low
  prevData = newData;//store previous value
  newData = ADCH;//get value from A0
  if (prevData < 127 && newData >=127){//if increasing and crossing midpoint
    newSlope = newData - prevData;//calculate slope
    if (abs(newSlope-maxSlope)<slopeTol){//if slopes are ==
      //record new data and reset time
      slope[index] = newSlope;
      timer[index] = time;
      time = 0;
      if (index == 0){//new max slope just reset
        PORTB |= B00010000;//set pin 12 high
        noMatch = 0;
        index++;//increment index
      }
      else if (abs(timer[0]-timer[index])<timerTol && abs(slope[0]-newSlope)<slopeTol){//if timer duration and slopes match
        //sum timer values
        totalTimer = 0;
        for (byte i=0;i<index;i++){
          totalTimer+=timer[i];
        }
        period = totalTimer;//set period
        //reset new zero index values to compare with
        timer[0] = timer[index];
        slope[0] = slope[index];
        index = 1;//set index to 1
        PORTB |= B00010000;//set pin 12 high
        noMatch = 0;
      }
      else{//crossing midpoint but not match
        index++;//increment index
        if (index > 9){
          reset();
        }
      }
    }
    else if (newSlope>maxSlope){//if new slope is much larger than max slope
      maxSlope = newSlope;
      time = 0;//reset clock
      noMatch = 0;
      index = 0;//reset index
    }
    else{//slope not steep enough
      noMatch++;//increment no match counter
      if (noMatch>9){
        reset();
      }
    }
  }
 
  if (newData == 0 || newData == 1023){//if clipping
    clipping = 1;//currently clipping
    Serial.println("clipping");
  }
 
  time++;//increment timer at rate of 38.5kHz
 
  ampTimer++;//increment amplitude timer
  if (abs(127-ADCH)>maxAmp){
    maxAmp = abs(127-ADCH);
  }
  if (ampTimer==1000){
    ampTimer = 0;
    checkMaxAmp = maxAmp;
    maxAmp = 0;
  }
 
}