Steuerung des ASURO-Roboters über Tonsignale

Die ursprüngliche Idee zu der vorgestellten Schaltung stammt aus der Beschäftigung mit dem ASURO Roboters.
Es stellte sich die Frage, ob es nicht möglich sei, eine Sprachsteuerung auf dem vorhandenen ATmega8 des Roboters zu realisieren. Diese Frage konnte relativ schnell mit "Nein" beantwortet werden.
Wenn sich ein Problem mit den vorhandenen technischen Mitteln nicht lösen kann, lässt sich manchmal die Aufgabenstellung des Problems etwas abändern, um doch noch zu einer Lösung zu kommen.
So auch in diesem Fall: Es ist kaum möglich auf einem ATmega8 eine Spracherkennung zu realisieren, aber ein Steuerung durch das Erkennen von Pfeiftönen, kann sehr wohl realisiert werden. Es wird sogar möglich, dass der Roboter auf unterschiedliche Melodien reagiert.
Aus diesen Überlegungen heraus ist die Idee zur Realisierung eines Frequenzanalysators (Lichtorgel) auf einem ATmega8 entstanden.
In der heutigen Zeit ist es keine Neuigkeit mehr, digitale Filter auf Mikroprozessoren zu realisieren, es ist allerdings nicht ganz trivial, eine Algorithmik auf einem ATmega8 zu realisieren, die 6 Bandpassfilter in einer geeigneten Weise implementiert, um noch eine Verarbeitung in Echtzeit zu erreichen.
Die Eigenschaften des ATmega8 Mikrocontrollers von Atmel für die Frequenzanalyse eines Audiosignals sind eben doch sehr limitiert.


Frequenzgang der Bandpassfilter:


Eine Anspruchsvolle Aufgabe stellt die Realisierung der notwendigen Filter auf der Architektur mit beschränkter Wortbreite von 8 Bit, und dem beschränkten OnBoard-Speicher von 1KByte RAM dar.
Um die Implementierung einfach zu machen, wurde der Algorihtmus in C realisiert und auf die Verwendung von Assembler verzichtet.
Ein System aus einem Mikrophonverstärker und einem ATmega8 läßt sich in vielfältiger Weise verwenden. Vielen ist der Klatsch-Schalter bekannt, mit dem man Lampen ein- und ausschalten kann. Bekannt dürften auch Schlüsselanhänger sein, die durch ein Pfeifen antworten, so dass der Schlüssel gefunden werden kann.
Mit der Verwendung eines Mikrocontrollers zur Signalanalyse lassen sich hier Schaltungen realisieren, die auf komplexere Tonfolgen reagieren. Den Aufbau der Schaltung und eine Beschreibung zum Verfahren der Signalanalyse findet sich im Elektor Mikrocontrollersonderheft unter dem Punkt "Filter: Frequenzanalyse digital" vom 18.11.2006.



Ein Video mit Ton befindet sich hier: ASURO-Tonsteuerung.


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