47 0 3MB
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
وزارة اﻟﺘﻌﻠﻴـﻢ اﻟﻌﺎﻟﻴﻮاﻟﺒﺤﺚ اﻟﻌﻠﻤﻲ
Université de Carthage
ﺟﺎﻣﻌـﺔ ﻗﺮﻃﺎج
Ecole Nationale d’Ingénieurs de Carthage
اﻟﻤﺪرﺳـﺔ اﻟﻮﻃﻨﻴﺔ ﻟﻠﻤﻬﻨﺪﺳﻴﻦ ﺑﻘﺮﻃﺎج
Département Génie Electrique
RAPPORT DE PROJET DE FIN D’ANNEE SOUS LE THEME
:
BIBLIOTHEQUE INTELLIGENTE
ENCADRE PAR :
REALISE PAR :
MR. WALID HAKIMI
MOHAMED AFIF TARKHANI
LES MEMBRES DU JURY :
ELYES YAICH
MR. WALID HAKIMI MR. CHEKIB GHORBEL
ANNEE UNIVERSITAIRE: 2017-2018
45, rue des entrepreneurs Charguia 2, Tunis Carthage 2035. Tél/fax 71 941 579 @ Email : [email protected] @Web : www.enicarthage.rnu.tn
Remerciements
Nous remercions notre encadreur Monsieur Walid Hakimi et lui exprimer toutes nos gratitudes pour avoir été présent et disponible pour nous tout au long de notre travail et pour son aide précieuse.
Nous tenons aussi à remercier Monsieur Chekib GHORBEL pour bien avoir voulu consacré un bout de leur temps pour juger notre travail.
Nous remercions d’autre part tout nos amis et camarades de classe qui ont été solidaire parce que sans un entre aide mutuel nous n’aurons jamais pu avancer. Notre dernier remerciement va à nos familles pour leur patience avec nous pendant que nous avons travaillé.
1
Table des matières Chapitre 1 : Présentation générale du projet ......................................................................................... 6 Introduction :....................................................................................................................................... 7 Le contexte du projet : ................................................................................................................ 7
1.
L’industrie moderne: ............................................................................................................... 7
1.1. 1.2. 2.
Les ateliers et leur état actuel : .................................................................................................... 8 2.1.
3.
Le rôle du l’ingénierie dans l’industrie moderne : .............................................................. 7 Etat actuel des ateliers : ....................................................................................................... 8
Présentation du projet : ............................................................................................................... 9 3.1.
L’énoncé du projet : ............................................................................................................ 9
3.2.
Validation du projet : ........................................................................................................ 10
Conclusion : ...................................................................................................................................... 10 Chapitre 2 : Etude du Projet et choix des matériels ............................................................................. 11 Introduction :..................................................................................................................................... 12 1.
2.
Etude théorique: ........................................................................................................................ 12 1.1.
Etude de faisabilité :.......................................................................................................... 12
1.2.
Définitions des modules :.................................................................................................. 14
1.3.
Etude de point de vue SADT : .......................................................................................... 15
1.4.
Etude de point de vue FAST : ........................................................................................... 17
Choix des matériels: .................................................................................................................. 18 2.1.
Carte de développement : .................................................................................................. 18
2.2.
Microphone : ..................................................................................................................... 19
2.3.
Les composants électroniques :......................................................................................... 19
3.
Le schéma synoptique du système: ........................................................................................... 20
4.
Conception mécanique: ............................................................................................................. 20
Conclusion : ...................................................................................................................................... 22 Chapitre 3 : Programmation ................................................................................................................ 23 Introduction :..................................................................................................................................... 24 1.
2.
Le programme principal :.......................................................................................................... 24 1.1.
Organigramme : ................................................................................................................ 24
1.2.
Graphe des dépendances : ................................................................................................. 25
La configuration et l’initialisation du système :........................................................................ 25 2.1.
La configuration : .............................................................................................................. 26
2.2.
L’initialisation : ................................................................................................................. 26
2
3.
4.
5.
L’acquisition de la voix: ........................................................................................................... 27 3.1.
Représentation PDM et Représentation PCM : ................................................................. 27
3.2.
Format WAV: ................................................................................................................... 27
3.3.
Module « Fat Fs » (FAT File System): ............................................................................. 27
3.4.
Organigramme : ................................................................................................................ 28
La reconnaissance vocale:......................................................................................................... 28 4.1.
Création d’une base des données : .................................................................................... 28
4.2.
La recherche vocale : ........................................................................................................ 29
4.3.
Organigramme : ................................................................................................................ 29
Pointage de la position de l’outil : ............................................................................................ 30 5.1.
La recherche d’outil : ........................................................................................................ 30
5.2.
Organigramme : ................................................................................................................ 30
Conclusion : ...................................................................................................................................... 31 Conclusion et perspectives .................................................................................................................... 32 Références bibliographique .................................................................................................................. 33
3
Table des figures : Figure 1 : Le triangle optimal du l’industrie moderne……………………………………………………………7 Figure 2 : Diagramme des insatisfactions des ateliers………………………………..…………………………8 Figure 3 : L’énoncé du projet………………………………………………………..…………………………………..…9 Figure 4 : Les fonctions de milieux………………………………………………………………………………………12 Figure 5 : Diagramme du Pieuvre………………………………………………………………………….………….…13 Figure 6 : Les modules du projet………………………………..…………………………………………………….…14 Figure 7 : Boite mère du projet……………………………………………………………………………………..……15 Figure 8 : Boite mère du projet………………………………………………………………………………………..…15 Figure 9 : Bloc A1 …………………………………………………………………………………………………………….…16 Figure 10 : Bloc A1 ………………………………..……………………………………………………………………………16 Figure 11 : Module A3…………………………………………………………………………………………………………17 Figure 12 : Diagramme FAST…………………………………………………………………....…………………………17 Figure 13 : Microphone MP45DT02-M…………………………………………………………………..……………19 Figure 14 : Des diodes LED………………………………………………………………………………………….………20 Figure 15 : Schémas synoptique……………………………………………………………………….…………………20 Figure 16 : L’armoire et l’emplacement des outils…………………………………...…………………………21 Figure 17 : l’emplacement de la carte et son boitier……………………………………………………………22 Figure 18 : L’organigramme de programme principal………………………………………………….………24 Figure 19 : Graphe des dépendances …………………………………………………………………………………25 Figure 20 : L’organigramme de la configuration………………………………..……..…………………………26 Figure 21 : L’organigramme de l’initialisation……………………………………………..………………………26 Figure 22 : Module FAT FS………………………………..…………………………………………………………………27 Figure 23 : L’organigramme de l’acquisition de la voix…………………………………..……………………28 Figure 24 : L’organigramme de la reconnaissance vocale……………………………………………………29 Figure 25 : l’organigramme de la fonction MAXi …………………………………..……………………………30 Figure 26 : L’organigramme du pointage de la position de l’outil……………………………..…………31 Figure 27 : Domaines de pensées ..…………………………………………..……………………………..…………32
4
Introduction générale
La reconnaissance vocale est une application parmi plusieurs autres, que les ingénieurs informatique ont développés. Une analyse de la voix transmît en un script malléable pour n’importe quel support. Une révolution technologique qui porte l’humanité vers une nouvelle échelle ; non seulement elle peut aider a Controller les choses et les objets équipés d’une CPU par une simple commande vocale, mais aussi la reconnaissance vocale était la naissance de l’interaction intelligente homme-machine, la naissance de l’idée intelligence artificiel (AI) ; un grand thème et un grand débat qu’on a choisit à entrer dedans. Un autre terme sans moins d’importance apparait, c’est celui de l’innovation. En effet c’est un principe lié aux capacités d’un être humain à créer ou trouver des solutions nouvelles pour des problématiques qui se traduit dans des divers domaines. L'innovation est la mère de tout ce qu'on
a
achevé,
et
la
route
pour
un
mieux
future.
Pour concrétiser nos idées innovantes, on a besoin de toute une étude dont laquelle on utilise des méthodes de travails acquises, Avant de passer a l’étape d’industrie. Enfin, afin de compléter le trio indispensable dans notre travail, il nous faut parler de l’industrie. Ce domaine, qui est présent dé le début de la vie humaine, a vécu plusieurs révolutions. C’est l’ensemble des activités tournées vers la production des biens grâce à la transformation des matières premiers et l’exploitation de l’énergie. Dans le cadre du projet de fin d’année (PFA), nous avons choisi d’utiliser le trio énoncé dans la partie précédente. Enfaite, Le désordre des matériels cause un retard dans l’accomplissement des taches de l’opérateur. Ce dernier, lors de son travail dans l’atelier, il perte fréquemment du temps en cherchant des outils de travail. Entant qu’ingénieurs notre rôle est de trouver une solution à cette problématique. Notre solution est la bibliothèque intelligente (Smart Library).
5
Chapitre 1 : Présentation générale du projet
6
Introduction : Dans cette partie, on va présenter le contexte du projet en parlant de l’industrie moderne et du rôle de l’ingénierie dans cette dernière. En faite on va étudier l’état actuel des ateliers, une observation qui nous mène à notre solution proposée. Enfin, on va énoncer le projet et le valider comme besoin nécessaire pour les ateliers.
1. Le contexte du projet : 1.1.
L’industrie moderne:
Historiquement parlant, l’industrie a passé par plusieurs points d’évolution. Ces derniers améliorent notre vision sur le secteur générale ; automatisation des tâches, intelligence artificiel, orchestration des opérations de production ou de logistique, prévision des pannes machines…. Le point optimale du l’industrie moderne est le point d’équilibre du triplet : Temps, Qualité et cout. Une bonne solution donnée est celle qui assure ces trois facteurs.
Figure 1 : Le triangle optimal du l’industrie moderne 1.2.
Le rôle du l’ingénierie dans l’industrie moderne :
L’ingénierie, ce domaine vaste qui englobe les coups de génie et les solutions techniques pour des problématiques dans n’importe quels domaines est le moteur d’évolution de l’industrie. L’ingénierie facilite les procès du travail et les taches humaine. En effet, c’est grâce aux ingénieurs qu’on a achevé un tels progrès technologique.
7
2. Les ateliers et leur état actuel : Comme connu, l’atelier est le lieu du travail, où un operateur peut exercer ses taches. L’atelier se compose généralement de deux zones ; une de travail et une autre réservée aux outils. Ces derniers sont généralement organisés dans des panneaux porte-outils ou des armoires. Dans la partie suivante, on va étudier l’état actuel des armoires et des magasins d’outils au sein d’un atelier. 2.1.
Etat actuel des ateliers :
De nos jours, les taches réalisées deviennent plus complexes. Cet état nécessite d’avoir plus d’outils. L’augmentation du nombre des outils implique à leur tour le besoin d’extension des armoires ou les plateaux porte-outils. Cet agrandissement cause une perte énorme du temps, un opérateur peut passer plus que 5 minutes en cherchant l’outil nécessaire pour accomplir ses taches. Aussi bien un débutant ne peut pas connaitre l’emplacement des outils ou de les distinguer. Non seulement le dégât qu’elle cause sur le facteur temps, la recherche produit une fatigue et énerve l’opérateur. A l’aide du diagramme d’Ishikawa, on peut présenter les problèmes des ateliers :
Figure 2 : Diagramme des insatisfactions des ateliers
8
Le temps c’est de l’argent. L’état actuel présente plusieurs insatisfactions et cause des pertes sur plusieurs champs. Il faut une intervention afin de plaire l’opérateur et améliorer le rendement. Il faut penser a reduire le temps de recherche aussi bien que l’effort physique exercé lors de la recherche des outils. C’est l’idée du notre projet, qu’on va présenter dans la paragraphe suivante.
3. Présentation du projet : 3.1.
L’énoncé du projet :
L’objectif est d’aider l’operateur à trouver son objet desiré par une méthode rapide et stable. La meilleure solution pour ce genre de problémes, c’est d’établir une recherche vocale des produits afin de garantir les besoins de l’operateur. On a donné comme nom à cette solution « la bibliothèque intelligente ». A l’aide du beta à corne on peut annoncer l’objetive de notre projet :
Figure 3 : L’énoncé du projet
9
3.2.
Validation du projet :
Afin de valider que le projet satisfait les besoins présentés précedemment, on va utiliser la méthode des questions-reponses : Qui peut utiliser le projet ? Tout opérateur qui a besoin des recherches rapides. Sur quoi agit le projet ? Le projet agit sur le temps et le rendement du travail. Où on peut trouver le projet ? Dans les ateliers où il y’a des grandes zones d’outils. Comment travail le projet ? Une recherche vocale simple. Pourquoi notre solution est la meilleure ? Car c’est une solution qui garantit le gain du temps et du l’argent.
Conclusion : Au cours de ce chapitre, nous avons présenté une étude générale de la situation actuel des ateliers afin d’identifier le problème et notre solution à développer, qui consiste à réaliser une bibliothèque intelligente qui effectuera nos objectifs avec une méthode rapide. La solution proposée sera étudié en détail dans le chapitre suivant.
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Chapitre 2 : Etude du Projet et choix des matériels
11
Introduction : D’abord, nous sommes intéressé par une étude théorique dont on va étudier la relation de notre produit avec son environnement, partager le projet en plusieurs modules, définir ses entrées/sorties, préciser ses événements et ses transitions en détail. Les études précédentes vont nous diriger à choisir les matériels qu’on va utiliser. Enfin, et pour avoir une vision complète sur le projet, on va faire son conception en 3D.
1. Etude théorique: 1.1.
Etude de faisabilité :
Dans cette partie, on va étudier la relation de « la bibliothèque intelligente » avec son environnement pour valider sa position dans le marché. Les fonctions de service : Pour bien citer les fonctions de service, on les définit par milieu. D’abord, le milieu humain où on a l’operateur et sa relation avec l’utilisation du produit et sa sécurité. Ensuite, le milieu technique du produit composé par l’énergie, la précision et la rapidité. En outre, le milieu physique qui présente la relation entre le produit et son milieu extérieur (l’atelier). Enfin, On a le milieu économique qui présente le coût du produit.
Figure 4 : Les fonctions de milieux
Maintenant, on peut présenter les fonctions de service par le diagramme de pieuvre:
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Figure 5 : Diagramme du Pieuvre
La formulation des fonctions de service : On énonce les fonctions dans le tableau suivant : FP
Trouver l’objet cherché par l’operateur
FC1
Etre précis dans la recherche d’objet
FC2
Etre rapide dans la recherche d’objet
FC3
Faciliter l’utilisation du système
FC4
Etre sécurisé à l’operateur et aux objets
FC5
Minimiser le coût de la fabrication du système
FC6
Respecter les règles du milieu extérieur
FC7
Consommer moins d’énergie
Hiérarchisation des fonctions de service : On compare dans cette partie les fonctions de services, étudié précédemment, entre eux. Le tri croisé des fonctions permet de les classées par ordre d’importance : la fonction égale ou légèrement supérieur prend 1, si la fonction est supérieur alors prend 2, sinon, si la fonction est très supérieure, elle prend 3.
13
FP
FC1
FC2
FC3
FC4
FC5
FC6
FC7
FP(1)
FP(2)
FP(2)
FP(1)
FP(3)
FP(3)
FP(3)
FP
FC1(1) FC1(1) FC4(1) FC1(2) FC1(1) FC1(2) FC1 FC3(1) FC4(1) FC2(2) FC2(1) FC2(2) FC2 FC4(1) FC3(2) FC3(1) FC3(2) FC3 FC4(2) FC4(2) FC4(2) FC4 FC6(1) FC7(1) FC5 FC6(1) FC6 FC7 Après on a cette résultat : FP
FC1
FC2
FC3
FC4
FC5
FC6
FC7
TOT
15
7
5
6
9
0
2
1
45
33.33%
15.55%
11.11%
13.33%
20%
0%
4.45%
2.23%
100%
Cette étude nous permet de constater que la fonction principale du projet est la plus importante. Aussi la sécurité de l’opérateur et des outils est intéressante. Toutefois, le cout du produit nous intéresse pas, car nous somme dans un cadre éducatif non commerciale. Enfin, la rapidité et la précision sont les éléments cherchés dans l’étude suivante. 1.2.
Définitions des modules :
Dans cette partie, on va citer les différents modules du projet. Tout d’abord, toutes les opérations se démarrent avec un ordre vocal. Alors il nos faut un module d’enregistrement de la voix. Cette dernière est un signal analogique intraitable par le CPU, il est obligatoire d’avoir un module de conversion analogique/numérique. Ensuite, on va identifier le code obtenu par la conversion avec une base de données déjà remplit et stocké. Enfin, tout code identifié nécessite un module de pointage qui pointe sur l’outil désiré.
Figure 6 : Les modules du projet Après la citation des différents modules, on a besoin de définir les entrées/sorties de chaque modules et les paramètres nécessaires. L’étude suivante va répondre à ce besoin.
14
1.3.
Etude de point de vue SADT :
La bibliothèque intelligente consiste à trouver un objet avec une recherche vocale simple. Ce projet se compose de 4 modules comme on a définit dans la partie précédente. Notre étude maintenant consiste à citer les matières d’œuvre entrantes et sortantes de chaque module. Aussi l’étude va vérifier les données de contrôle de chaque module. La SADT est la meilleure méthode d’analyse pour atteindre ces objectives. Nous commençons avec la boite mère du projet qui résume la fonction globale:
Figure 7 : Boite mère du projet Du même principe, on va étudier chaque module avec la méthode SADT. Chaque module a ses sous-modules, ses mains d’œuvre entrante/sortante et ses données du contrôle.
Figure 8 : Boite mère du projet
15
1.3.1.
Microphone
Afin de bien commander le cycle, on a jouté un bouton temporisateur. Ce dernier nous permet d’actionner l’événement d’enregistrement pendant 5 secondes. Lors de cette action, un voyant s’allume pour aider l’operateur.
Figure 9 : Bloc A1 1.3.2.
Module de la reconnaissance vocal
Après l’acquisition de la voix, on passe au module d’identification. Dans cette partie, on lance une recherche du code de signal traité, dans notre base des données. Si il y’a similitude entre le code en entré et un code déjà stocké, on aura cette référence comme sortie.
Figure 10 : bloc A2
16
1.3.3.
Module du pointage de la position du l’outil
A partir d’une base des données stockées, on va identifier la position de l’outil désiré. Un module de Pointage va donner la position de l’outil désiré.
Figure 11 : Module A3 1.4.
Etude de point de vue FAST :
Dans cette partie, on va suggérer des solutions techniques pour concrétiser les modules du projet afin de les étudier ultérieurement.
Figure 12 : Diagramme FAST
17
2. Choix des matériels: Dans ce chapitre on va passer du théorique au pratique. On va concrétiser nos études de faisabilité et d’SADT. La première étape vers cette concrétisation consiste à faire un bon choix des matériels, bien détaillé si dessous. 2.1.
Carte de développement :
Afin d’avoir un système autonome et précis, il nous faut une carte du développement. Plusieurs choix sont disponibles dans le marché, on va les comparer afin d’arracher le bon choix. On va se limiter dans notre comparaison entre 3 cartes, celles que nous maitrisons. Plus de détail le tableau suivant: Carte de développement
Caractéristiques - Très puissante : Processeur intégré Quad-Core ARM Cortex-A53 1.2 GHz
Raspberry Pi 3 Model B
- HDMI, 4x USB, RJ45, jack 3.5 mm, connecteurs pour APN et écran tactile - Wifi b/g/n et Bluetooth 4.1 Le Raspberry Pi 3 est un micro PC.
Prix : environ 200 Dt -Microprocesseur:
ATMega328
-Mémoire -Mémoire Arduino Uno
-14
flash:
32
EEPROM:
broches
d’E/S
kB 1
dont
kB 6
PWM
- 6 entrées analogiques 10 bits - Bus série, I2C et SPI Prix : environ 80 Dt -Contrôleur STM32F407VG avec ARM® Cortex® M4 32 bits avec cœur FPU, mémoire Flash 1 Mo, mémoire vive de 192 Ko dans un boîtier LQFP100 - MP45DT02 Capteur audio ST-MEMS Microphone STM32F407V
numérique omnidirectionnel
G
-DAC audio -CS43L22 avec haut-parleur intégré de classe D Prix : environ 100 Dt
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Comme vision générale, et grâce à sa performance, la Raspberry Pi 3 s’impose comme un très bon choix malgré son prix élevé. Mais il se produit un problème car cette dernière n’est pas équipée d’un ADC, le traitement des signaux se fait par Cloud sur des serveurs internet pour la Raspberry. Donc, pour assurer un bon traitement des signaux il nos faux une carte de développement adapté a ce genre de traitement, autrement dit, une carte équipée d’un module de DSP (Digital Signal Processor), ce dernier peux gérer le processus
désiré. Le choix est limité entre
l’Arduino et l’STM. Grace a sa disponibilité en marché et son prix moyennement bas, on a choisi de travailler avec la fameuse STM32f407VG (STMdiscovery). Avec plusieurs bibliothèques réservées au traitement des signaux, 3 ADC (analogic digital converter), une manipulation facile, l’STM est au top des choix. 2.2.
Microphone :
Autre bénéfique, l’STM32f407VG nous offre un microphone interne qui satisfait nos besoins. En faite, C’est un microphone numérique omnidirectionnel à capteur audio MEMS (MP45DT02-M). C’est un périphérique à faible énergie. Le microphone peut travailler sous une température entre -30°C à +85°C. Il a un point de surcharge acoustique de 120 dB SPL avec un rapport signal/bruit 61 dB et une sensibilité de -26 dB et c’est le meilleur rapport dans le marché
.
2.3.
Figure 13 : Microphone MP45DT02-M
Les composants électroniques :
Pour accomplir notre idée, on a besoin de quelques composants électroniques ; des diodes LED pour l’affichage de la sortie (pointage) accompagner de ses résistances, avec des fils pour assurer la connexion entre l’STM et les diodes.
19
Figure 14 : Des diodes LED
3. Le schéma synoptique du système: D’après nos études, nous avons crée ce schéma synoptique du système :
Figure 15 : Schémas synoptique
4. Conception mécanique: Dans cette partie on va focaliser sur la conception de l’armoire. En premier lieu on va préciser ses dimensions, puis on va passer à la conception avec le logiciel, Solidworks, dédié à la Conception assisté par ordinateur.
20
4.1.
Les dimensions générales :
Les dimensions de la bibliothèque sont déterminées à partir de celles des outils qu’on va utiliser. Comme c’est un projet éducatif, nous somme requis à faire un prototype qui satisfait nos besoins, d’où on a choisi de faire une armoire en bois, d’un part pour faciliter la réalisation, et d’autre part, c'est pas nécessaire de faire une étude d’RDM; C’est la reconnaissance vocale qui nous intéresse le plus.
4.2.
Longueur (mm)
Largeur (mm)
Epaisseur (mm)
400
400
20
Conception Assisté par ordinateur (CAO) : A l’aide de Solidworks, on va présenter l’armoire, la disposition des outils et des diodes ainsi que l’emplacement de la carte et son boitier.
Figure 16 : L’armoire et l’emplacement des outils
21
Figure 17 : l’emplacement de la carte et son boitier
Conclusion : Au cours de ce chapitre, nous avons présenté une étude bien détaillé du notre bibliothèque intelligente. On a étudié le produit, sa relation avec son environnement, ses modules, ses paramètres, ses événements, on a fait un choix des matériels et on a passé à la conception mécanique. Il nous reste qu’a programmé le projet, le réalisé et le testé. La programmation sera étudiée dans la partie suivante.
22
Chapitre 3 : Programmation
23
Introduction : Dans ce chapitre, nous allons programmer les codes nécessaires pour fabriquer la bibliothèque intelligente en se basant sur l’étude faite dans le chapitre précédent. Nous allons présenter le programme principal avec les fonctions à réaliser. Aussi nous allons expliquer notre solution pour chaque module. Enfin on va expliquer les bibliothèques utilisé pour le code dans chaque fonction, avec un graphe des dépendances.
1. Le programme principal : 1.1.
Organigramme :
Les études du chapitre précédent nous présentent 3 fonctions nécessaires pour atteindre notre objectif. En outre, on a 2 autres fonctions pour la configuration de la carte et l’initialisation des périphériques. La figure suivante présente l’organigramme principal :
Figure 18 : L’organigramme de programme principal
24
1.2.
Graphe des dépendances :
Afin d’atteindre notre objectif et bien programmer le projet, on a utilisé plusieurs bibliothèques présentées par ST ou autre développeurs. Aussi, on a crée nos propres bibliothèques pour faciliter la réalisation des taches. La figure suivante présente le graphe de dépendances utilisé dans le projet :
Figure 19 : Graphe des dépendances
2. La configuration et l’initialisation du système : Cette partie est très importante pour tout le projet. La partie de configuration présente la déclaration des entrées/sorties du projet. Aussi elle présente les paramètres de chaque périphérique. En effet, la partie d’initialisation sert à mettre à zéro les sorties du projet. On a utilisé le logiciel « CubeMX » pour réaliser ces parties.
25
2.1.
La configuration :
Figure 20 : L’organigramme de la configuration 2.2.
L’initialisation :
Figure 21 : L’organigramme de l’initialisation
26
3. L’acquisition de la voix: 3.1.
Représentation PDM et Représentation PCM :
3.1.1. Modulation d’impulsion –densité (PDM) : C’est une représentation du signal analogique échantillonné en système binaire. L’encodage en PDM est identique à une sortie d’un convertisseur numérique-analogique (DAC) 1 bit. Dans notre projet, Le Microphone MEMS (MP45DT02-M) de l’STM32F407VG capte la voix et la reproduit en PDM. 3.1.2. Modulation d’impulsion codée (PCM) : C’est une numérisation du signal analogique en signal numérique. PCM présente des valeurs numériques mesurées de chaque point d’échantillonnage. Dans notre projet, les valeurs physiques acquis par le microphone sont importantes dans la fonction de reconnaissance vocale. 3.2.
Format WAV:
C’est un format conteneur destiné au stockage de l’audio numérique. Ce format encode les fichiers audio en PCM. Dans notre projet, WAV nous facilite l’importation des données PCM pour la fonction de reconnaissance vocale. Aussi, WAV facilite la création d’une base de données des outils cherchés. 3.3.
Module « Fat Fs » (FAT File System):
FAT FS est un module d’échange des fichiers pour les petits systèmes embarqués. Il utilise le système de fichier FAT (File Allocation Table). Par exemple, FAT FS permet la lecture des données d’un fichier à un programme. FAT FS permet l’accès au fichier par lecture, écriture, ouverture, fermeture, etc. Aussi ce module permet l’accès au directoire par ouverture, écriture, etc. En effet, il permet la gestion des fichiers ou les directoires.
Figure 22 : Module FAT FS 27
Dans notre projet, on va utiliser ce module lors l’enregistrement de PCM dans le flash disque et dans la lecture dans la fonction de reconnaissance vocale. 3.4.
Organigramme :
Le figure suivant présente l’organigramme de la fonction de l’acquisition de la voix :
Figure 23 : L’organigramme de l’acquisition de la voix
4. La reconnaissance vocale: 4.1.
Création d’une base des données :
Une base de données permet de stocker et retrouver des informations pour les traiter dans le thème de projet. Dans notre projet, la BD est nécessaire lors d’identification de la voix cherchée par l’opérateur. Dans notre cas, l’utilisation du FAT FS facilite cette tache. L’idée c’est d’enregistrer les noms des outils par la même manière de l’acquisition de la voix dans la fonction précédente. 28
4.2.
La recherche vocale :
4.2.1. La corrélation croisée : En traitement du signal, la corrélation est utilisée pour la mesure de la similitude entre deux signaux. 4.2.2. L’idée de recherche : L’idée est simple. C’est de mesurer la similitude entre le signal entré par l’operateur et les signaux stockés dans la base de données un par un, et déterminer le maximum de chaque résultat obtenue. Enfin, l’outil qui a le plus grand maximum est l’outil cherché. 4.3.
Organigramme :
La figure suivante présente l’organigramme de la fonction de la recherche vocale :
Figure 24 : L’organigramme de la reconnaissance vocale 29
La figure suivante présente l’organigramme de la fonction de la recherche de la plus grande valeur des maximums :
Figure 25 : l’organigramme de la fonction MAXI
5. Pointage de la position de l’outil : 5.1.
La recherche d’outil :
Après avoir l’adresse de l’outil cherché par l’operateur, on a utilisé les GPIO de la carte pour pointer sur l’outil cherché. 5.2.
Organigramme :
La figure suivante présente l’organigramme de la fonction de pointage de la position de l’outil :
30
Figure 26 : L’organigramme du pointage de la position de l’outil
Conclusion : Ce chapitre est le fruit de toutes les études étudiées précédemment. Il teste nos pouvoirs en programmation et la maîtrise des outils étudiée en embarqué tout au long des deux années d’étude. On a commencé par un organigramme général du code, puis on a détaillé les modules (fonctions) par un organigramme pour chacun. On a aussi présenté une explication pour les bibliothèques utilisées. On a présenté les liens entre les bibliothèques utilisé par un graphe des dépendances.
31
Conclusion et perspectives Ce projet illustre plusieurs recherches et études. On a essayé de travailler d’une façon méthodologique. Une grande partie a été dédiée pour le brainstorming. Puis, Pour garantir le bon fonctionnement de l’idée, il faut passer par des méthodes logiques de modélisation ; c’est la première étape vers la concrétisation de l’idée. En deuxième lieu, On a fait un choix de matériels, basé sur la comparaison des différents objets disponibles dans le marché. Ensuite, On a passé à la conception, à l’aide du logiciel CAO « Solidworks », on a donné un aspect général sur le prototype envisagé. Maintenant, c’est la partie software qui prend lieu, la programmation et l’intégration du projet, le traitement des différents modules et fonctions et le test. Ce projet nous permet de toucher différentes domaine ; l’embarqué et la programmation, le traitement des signaux, l’électronique, le mécanique et la conception. Ces domaines font partie de notre formation et forme un collecte de tout ce qu’on a vécu, tout au long des deux années a l’ENICARTHAGE.
Figure 27 : Domaines de pensées
Enfin, notre projet reste à titre éducatif, mais lors de son utilisation dans l’industrie il peut prend d’autre forme et être plus développé, tout en respectant le principe qui est fondamentale. Aussi, non seulement dans l’industrie, notre projet peut être orienté dans d’autre domaine, la ou on a recherche vocale ou commande vocale; au sein d’une bibliothèque, à la maison ….
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Références bibliographique (1) : Le site officiel de la société ST : www.st.com (2) : Thomas Kite. « Understanding PDM Digital Audio » 2012. http://users.ece.utexas.edu/~bevans/courses/rtdsp/lectures/10_Data_Conversion/AP_Unders tanding_PDM_Digital_Audio.pdf (3): Vimal Kumar. « Design of audio player and recorder using STM32F4 Discovry Board » 2015. http://ethesis.nitrkl.ac.in/7689/1/2015_Design_Kumar_(4).pdf (4): Le site official de la société Mathworks : https://fr.mathworks.com/ (5) : Projet sur Github : Audio playback and record. https://github.com/PaxInstruments/STM32CubeF4 (6): Le site officiel de produit FAT FS : http://elm-chan.org/fsw/ff/00index_e.html (7) : L’encyclopédie libre Wikipedia https://www.wikipedia.org/
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