Nghiên cứu và chế tạo thử nghiệm thiết bị bảng thông minh

Nghiên cứu và chế tạo thử nghiệm thiết bị bảng thông minh Trình bày tổng quan về thiết bị bảng thông minh. Một số tính chất và phương pháp đo lường âm thanh. Daq Ni USB 6259 và vấn đề về thu thập số liệu. Chế tạo thử nghiệm thiết bị bảng thông minh.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM THIẾT BỊ BẢNG THÔNG MINH CHUYÊN NGÀNH: ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NGUYỄN VĂN HƯNG Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN THỊ LAN HƯƠNG HÀ NỘI 2007 LỜI CAM ĐOAN Đề tài luận văn “Nghiên cứu chế tạo thử nghiệm thiết bị bảng thông minh” Luận văn bao gồm vấn đề sau: - Tổng quan bảng thông minh, phạm vi ứng dụng - Nghiên cứu phương pháp thu xử lý âm - Các phương pháp định vị toạ độ dựa theo nguồn âm - Chế tạo thử nghiệm - Kết đánh giá sản phẩm thử nghiệm Tơi xin cam đoan luận văn tơi làm, hướng dẫn Cô giáo TS Nguyễn Thị Lan Hương Hà Nội, ngày tháng năm 2007 Học viên Nguyễn Văn Hưng Lời cam đoan MỤC LỤC Mục lục Danh mục ký hiệu Danh mục hình vẽ LỜI NÓI ĐẦU Chương 1- TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ BẢNG THÔNG MINH 1.1 Khái quát chung thiết bị bảng thông minh 1.2 Thiết bị bảng thông minh hãng SMART tech 1.2.1 Lịch sử phát triển 1.2.2 Nguyên lý hoạt động 1.2.3 Ứng dụng 1.3 Thiết bị bảng thông minh hãng Luidia 1.3.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động 1.3.2 Ứng dụng Chương 2- MỘT SỐ TÍNH CHẤT VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO LƯỜNG ÂM THANH 2.1 Một số tính chất âm 2.1.1 Công suất âm 2.1.2 Cường độ âm 2.1.3 Áp suất âm 11 2.1.4 Vùng âm 11 2.1.5 Tần số âm 12 2.1.5.1 Bước sóng 13 2.1.5.2 Sự truyền qua âm 13 2.1.6 Phân tích phổ âm 14 2.2 Sensor đo lường âm – microphone 15 2.2.1 Một số yêu cầu với microphone đo lường 15 2.2.2 Thiết kế microphone 16 2.2.3 Nguyên tắc hoạt động 18 2.2.4 Đáp ứng tần số microphone 22 2.2.4.1 Đáp ứng tần số tối ưu 22 2.2.4.2 Đáp ứng tần số thấp 22 2.2.5 Độ nhạy microphone 23 2.3 Một số vấn đề khuyếch đại tín hiệu âm 25 2.3.1 Đáp ứng tần số khuyếch đại 25 2.3.2 Dải động khuyếch đại 28 2.3.3 Đáp ứng pha khuyếch đại 30 Chương - DAQ NI USB 6259 VÀ VẤN ĐỀ THU THẬP SỐ LIỆU 31 3.1 Giới thiệu chung 31 3.2 Đầu vào tương tự 33 3.3 Đầu tương tự 35 3.4 Đầu vào số 38 3.5 Bộ đếm 41 3.6 PFI chân lập trình tín hiệu 44 3.7 Xung nhịp chuyển mạch số bên DAQ 44 Chương 4- CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM THIẾT BỊ BẢNG THÔNG MINH 46 4.1 Cở sở lý thuyết 46 4.1.1 Các phương pháp xác định thời gian trễ 48 4.1.1.1 Phương pháp hỗ tương quan hai tín hiệu 48 4.1.1.2 Phương pháp pha mật đổ phổ công suất 50 4.1.1.3 Dùng hàm thống kê bậc cao 52 4.1.2 Xác định vị trị đặt đầu thu âm 53 4.1.3 Tính tốn toạ độ nguồn âm 54 4.2 Chế tạo thử nghiệm 57 4.2.1 Mạch chuẩn hố tín hiệu 58 4.2.2 Q trình thực xử lý thơng tin 59 4.2.2.1 Thu thập số liệu 60 4.2.2.2 Xác định thời gian trễ 60 4.2.2.3 Tính tốn toạ độ nguồn âm 60 4.2.3 Kết đánh giá 59 KẾT LUẬN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU AI Analog Input AO Analog Output DI Digital Input DO Digital Output Mic Microphone RTSI Real-Time System Integration PFI Programable Function Interface DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 : SMART board with Projector Hình 1.2 : Một ứng dụng bảng thơng minh với Exel Hình 1.3: Cấu trúc hệ eBeam-Whiteboard Hình 2.1: Vector cường độ âm Hình 2.2: Biểu diễn quan hệ miền thời gian tần số Hình 2.3: Cấu tạo Microphone Hình 2.4: Phân cực từ nguồn ngồi Hình 2.5: Mơ hình đơn giản Microphone khuyếch đại với tải dây dài Hình 2.6: Đáp ứng tần số Microphone Hình 2.7: Sơ đồ kểt hợp Microphone tiền khuyếch đại Hình 2.8: Đáp ứng tần số thấp khuyếch đại a: sử dụng kỹ thuật boots-trapping; b, c, d lọc bậc thông cao Tương ứng với giá trị tụ đầu vào (a)6pF, (b)20pF, (c)6pF, (d)20pF điện dung ký sinh 80pF Hình 2.9: Đáp ứng tần số cao khuyếch đại Hình 2.10: đáp ứng pha khuyếch đại khác với đầu vào tín hiệu từ lọc bậc pha bị lệch 900, với đầu vào dùng kỹ thuật boots-trapping pha tín hiệu bị dich 1800 Hình 3.1: Sơ đồ khối DAQ Hình 3.2: Mạch đầu vào analog Hình 3.3: Sơ đồ mạch Analog output Hình 3.4: Tín hiệu ao/Pause trigger với nguồn clock mạch Hình 3.5: Sơ đồ khối mạch vào số DAQ M series Hình 3.6: Counter/Timer DAQ 625x Hình 3.7: Sơ đồ mạch tạo tần số Hình 3.8: Sơ đồ mạch đường PFI Hình 3.9: Sơ đồ khối chuyển mạch xung Hình 4.1: Vị trí nguồn âm cảm biến Hình 4.2: Hàm hỗ tương quan pha hàm mật độ công suất Hình 4.3 :Minh hoạ cơng thức (4.18) Hình4.4: Các dạng thu nhận âm thanh.a) dạng thẳng hàng; b) dạng hình bình hành; c) dạng hình vng; d) dạng hình Hình 4.5: Minh hoạ cho việc tính toạ độ nguồn âm từ thời gian trễ Hình 4.6: Sơ đồ mạch khuyếch đại tín hiệu âm Hình 4.7: Lưu đồ thực chung Hình 4.8: Modul DAQ Assistant Hình 4.9: Lưu đồ tính thời gian trễ x, y lấy mẫu với chiều dài cửa sổ 1024 Hình 4.10: Khối tính tốn thời gian trễ hai tín hiệu LabView Hình 4.11: Giao diện chương trình định vị nguồn âm LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển khoa học cơng nghệ, ngày có nhiều sản phẩm ứng dụng tiện ích đời Thiết bị bảng thông minh sản phẩm ứng dụng rộng rãi Ví dụ lĩnh vực hội nghị truyền hình, cơng tác đào tạo giảng dạy, hay đơn giản ứng dụng thiết bị cá nhân cầm tay sổ ghi chép đa Sẽ thật hấp dẫn họp hay hội nghị áp dụng cơng nghệ cao vào việc trình bày phát biểu việc thực thao tác ảnh hình chiếu thứ giống ta làm việc trực tiếp máy tính Hay cơng tác dạy học, học sinh hứng thú với giảng sinh động giáo viên đỡ vất vả Nếu áp dụng rộng rãi kết học tập khả quan Hiện thiết bị nhiều hãng lớn lĩnh vực công nghệ cao sản xuất hãng Luidia San Carlos, Califonia hay hãng SMART Technology ULC Công nghệ sản xuất hãng khác với giải pháp khác Nhưng tất sản phẩm nước sản xuất nên giá thành cao so với thu nhập người dân Việt Nam, khó khăn để áp dụng cơng nghệ cao việc dạy học giáo viên học sinh Hiện nước ta chưa có trung tâm hay cá nhân nghiên cứu, sản xuất sản phẩm nên chưa có nhiều tài liệu hay giải pháp để thực toán Đề tài nghiên cứu nhằm giải vấn đề tìm hướng, cách thức chế tạo thiết bị bảng thông minh giá rẻ Với hướng dẫn Cô TS Nguyễn Thị Lan Hương luận văn thực giải tốn chế tạo thiết bị bảng thơng minh dùng phương pháp định vị nguồn âm để xác định toạ độ, từ ta tham chiếu toạ độ máy tính thực hiện nhiệm vụ yêu cầu Dựa đặc tính ta thực viết lên bảng gây tín hiệu âm (sóng âm), dùng hai hay nhiều micro đặt góc bảng để thu âm từ ta tìm toạ độ nguồn âm Tín hiệu sóng âm đưa máy tính xử lý thơng qua DAQ (Data Acquisition) Một nhiều phương pháp định vị nguồn âm dựa thời gian trễ tín hiệu sóng âm nhận điểm đặt cảm biến (microphone) Muốn việc phải xác định thời gian trễ Để làm việc có nhiều phương pháp: phương pháp tính theo hàm hỗ tương quan tín hiệu, phương pháp tính theo pha hàm mật độ phân bố công suất… Bản luận văn dừng mức độ xác định toạ độ nguồn âm, chức khác thiết bị bảng thông minh dựa toạ độ bút (hay thiết bị cảm ứng) chấm lên mặt bảng mà số lí khách quan với khả em chưa làm Qua em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới cô Ts Nguyễn Thị Lan Hương, người tận tình hướng dẫn em trình làm luận văn Em xin cảm ơn đến thầy, cô môn Đo lường Tin Học Công Nghiệp – khoa Điện trường đại học Bách Khoa Hà Nội tất bạn đồng nghiệp nhiệt tình giúp đỡ trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày tháng 11 năm 2007 Người thực NGUYỄN VĂN HƯNG - 53 - R k ,l,k (p, q ) = E{x k (n ) ⋅ x l (n + p) ⋅ x k (n + q )} = A ⋅ R s ,s ,s (p − d l,k , q ) (4.16) : R s,s,s (p, q) = E{s(n ) ⋅ s(n + p)s(n + q)} hàm tương hỗ bậc hai tín hiệu s(n) Có điều moment bậc q trình ngẫu nhiên có trị trung bình Kết hợp (4.15) (4.16) ta có (4.17) : R k ,l,k = a.R k ,k ,k (4.17) Giá trị thời gian trễ tương ứng với số i mà trị tuyệt đối a(i) lớn 4.1.2 Xác định vị trí đặt đầu thu âm Hệ thống thu nhận âm bố trí theo số dạng hình 4.4 Kí hiệu H(f,θ,φ) hàm truyền hệ thu nhận âm có 2N+1 cảm biến lượng tín hiệu đầu hệ W(f,θ,φ) (hệ thống biểu diễn hình 4.3, theo HellenQuin ta có : Mic N Mic Mic φ0 d Nguồn âm Mic dcosφ0 Mic -N Hình 4.3:Minh hoạ cơng thức (4.18) - 54 - W (f , θ, ϕ) = H(f , θ, ϕ) H(f , θ, ϕ) = ∑ a ke 2N − jk π k =0 fd (cos( ϕ )−cos( ϕ0 ) ) V (4.18) thời gian trễ cảm biến thứ k+1 τ k =(d/V)kcos(φ ), φ góc tới Trong trường hợp hệ thống thu nhận phân bố đối xứng đồng H(f,θ,φ) viết lại: H(f , θ, ϕ) = sin((2 N + 1)πf d (cos(ϕ) − cos(ϕ0 ))) V (4.19) d sin( πf (cos(ϕ) − cos(ϕ0 ))) V Từ ta thấy hàm truyền có giá trị lớn 2N+1 φ=φ d d d d d d d a) d d d d b) d d c) d d d) Hình 4.4: Các dạng thu nhận âm a) dạng thẳng hàng; b) dạng hình bình hành; c) dạng hình vng; d) dạng hình 4.1.3 Tính tốn xác định toạ độ nguồn âm Việc xác định tọa độ hình học nguồn âm từ tập hợp thời gian trễ tính dựa phương pháp “giao điểm mặt cầu” đưa tài liệu SCHAU-ROBINSON : - 55 - Thời gian sóng âm truyền từ nguồn âm đến microphone thứ i là: (x i − x s )2 + (y i − y s )2 + (z i − z s )2 = Di2 (4.20) đó: (x i , y i , z i ) tọa độ microphone thứ i; (x s , y s , z s ) toạ độ nguồn âm; i = ÷ Hình 4.5: Minh hoạ cho việc tính toạ độ nguồn âm từ thời gian trễ Khoảng thời gian chênh lệch tín hiệu nhận hai microphone i j là: dij= Di-Dj i, j=1…4 (4.21) dij=-dji (4.22) dij=V(ti-tj)=V ∆t (4.23) : • v vận tốc âm • ∆t thời gian trễ Với giả thiết nguồn âm đủ xa, D i = d ij +D j , x i2 − x i x s + x s2 + y i2 − y i y s + y s2 + z i2 − 2z i z s + z s2 = (d i + D ) , i = x 24 − x x s + x s2 + y 24 − y y s + y s2 + z 24 − 2z z s + z s2 = D 24 (4.24) - 56 - Vì R s khoảng cách gốc hệ tọa độ nguồn âm ta có : R s2 = x s2 + y s2 + z s2 = −R 24 + R 24 + x x s + y y s + 2z z s (4.25) Ri2 − (d i + D4 )2 + D42 − R 42 = xi x s + y i y s + z i z s − x x s − y y s − z z s , i = (4.26) Giả thiết microphone nằm gốc tọa độ (R s = D ), ta có :   R 12 − d14  x1  d14    2 2 2    R − d 24  − 2(x s + y s + z s ) * d 24  =  x 2  R 32 − d 34  x d 34    y1 y2 y3 z1   x s  z  * ys     z   z s  (4.27) Trong trường hợp (4.27) viết lại: ∆-2R s d=2Mx đó: (4.28)  R 12 − d14   d14  x s   x1   ∆ = R − d 224 , d = d 24 , x =  y s , M =  x      R 32 − d 34      x  d 34   zs    y1 y2 y3 z1  z2   z  Chuyển vế: x = M −1 (∆ − 2R s d ) (4.29) Ta biết R s = x T x (4.30) nên thay (4.29) vào (4.30) giải ta tìm R s theo cơng thức: − b ± b − 4ac , Rs ≥ Rs = 2a a = − 4d T (M −1 ) T M −1d , [ b = [2d (M c = −[∆ (M ] ] ) M −1∆ + 2∆T (M −1 ) T M −1d , (4.31) T −1 T T −1 T ) M −1∆ ] Có R s thay vào (4.29) ta tìm (x s , y s , z s ) tọa độ nguồn âm - 57 - 4.2 Chế tạo thử nghiệm Như trình bày chương ta nhận thấy yếu tố quan trọng để làm thiết bị bảng thông minh vấn đề định vị tạo độ bút tác động lên bảng Để định vị toạ độ bút viết nên bảng, luận văn này, thiết kế bao gồm phát tín hiệu âm loa nhỏ, hai Microphone Khi đặt bút nên bảng bút phát âm Hai Microphone đặt góc bảng để thu nhận tín hiệu âm Sau qua tính tốn xử lý lý thuyết xử lý tín hiệu số ta tính thời gian trễ tín hiệu từ loa tới Microphone Thời gian trễ tính theo phương pháp hỗ tương quan hai tín hiệu Từ thời gian trễ tín hiệu đến Microphone ta dùng phương pháp “Giao điểm mặt cầu” đưa [4] tính toạ độ bút khơng gian từ ta có tạo độ điểm bút tiếp xúc bảng Với ý tưởng ta thực theo bước lấy tín hiệu từ hai Microphone máy tính thơng qua DAQ 6259 Để làm việc trước tiên cần làm khuyếch đại tín hiệu từ Microphone để DAQ đủ nhận có mặt tín hiệu này, đồng thời làm cho tín hiệu khơng nằm ngồi dải nhận cho phép DAQ ±10V Vì hệ có Microphone nên việc bố trí vị trí đặt Microphone đơn giản, ta đặt Microphone vị trí góc bảng tạo thành hệ toạ độ phẳng có Microphone nằm vị trí coi gốc toạ độ hệ khơng gian chiều Hai Microphone lại đặt hai trục x, y với khoảng cách tới gốc toạ độ d 30cm Vì tín hiệu âm thông thường nằm dải tần số 1000Hz nên để loại bỏ tín hiệu khơng cần thiết làm giảm bớt nhiễu tác động vào hệ ta dùng lọc thông dải Dải thông lọc từ 200Hz đến 2000Hz - 58 - Việc tính tốn thời gian trễ tín hiệu tới ba Microphone thơng qua việc tính FFT tín hiệu, sau từ hàm tương quan cho cặp giá trị ta tính thời gian trễ cần thiết cặp 4.2.1 Mạch chuẩn hố tín hiệu Như ta biết tín hiệu từ Microphone nhỏ để đo tín hiệu cần có mạch khuyếch đại Mạch ngồi chức khuyếch đại qua mạch cịn làm thêm nhiệm vụ cấp nguồn cho Microphone hoạt động Sơ đồ mạch khuyếch đại tín hiệu trình bày hình 4.6 9V D2 D1 R3 2.2k C1 C6 100uF R4 1M 4.7uF R1 9V LED LED 0.047uF Mic in 10k U4 C5 + R8 - 470 4.7uF 220pF R2 Out put OP-07 R7 1M 100k R6 1M R5 22k C4 1uF Hình 4.6: Sơ đồ mạch khuyếch đại tín hiệu âm Đây khuyếch đại đơn giản với hệ số khuyếch đại vào khoảng 30dB (tương đương với khoảng 31.6 lần) Trở kháng đầu vào mạch cao gồm R4 R3 có giá trị 1MΩ, mức tín hiệu đầu vào khơng làm ảnh hưởng tới chất lượng nguồn mạch - 59 - Nguồn cung cấp cho mạch 9V từ nguồn Pin, mạch dùng điện áp vào nằm dải từ 6V đến 30V Việc dùng Pin để cấp nguồn cho mạch đảm bảo tính linh hoạt, gọn nhẹ mạch Ở chế độ nghỉ dòng thiêu thụ mạch vào khoảng 1mA Hai đèn led dùng để báo trạng thái nguồn, đèn tối có nghĩa điện áp Pin bị giảm nên coi điện áp tham chiếu để đặt điểm hoạt động IC khuyếch đại OP-07 Khi thu phát tín hiệu gồm Microphone ba đường khuyếch đại tín hiệu hai Microphone để đưa DAQ Tín hiệu từ khuếch đại nằm dải khoảng 9V điện áp nguồn cấp vào mạch khuyếch đại 9V Mức phù hợp để đưa vào đầu vào DAQ 6259 mức đầu vào AI DAQ cho phép tới ±10V Tín hiệu từ DAQ máy tính thu thập tính tốn thơng qua phần mềm LabView 7.1 4.2.2 Q trình thực xử lý thông tin Việc thu thập xử lý thông tin thực theo lưu đồ hình 4.7 Thu thập số liệu Tính thời gian trễ Tính tốn toạ độ nguồn âm Hình 4.7: Lưu đồ thực chung - 60 - 4.2.2.1 Thu thập số liệu Tín hiệu vào đọc máy tính thơng qua DAQ 6259 Hai tín hiệu đưa vào hai đầu vào tương tự DAQ AI0 AI1 theo kiểu RSE LabView dùng để thực lấy số liệu kênh AI0,AI1 AI2 DAQ thông qua modul DAQ assistant hình 4.8 Hình 4.8: Modul DAQ Assistant Khi gọi modul DAQ assistant LabView tạo task để thực việc thu thập số liệu Đồng thời ta đặt chế độ hoạt động chọn kênh lấy mẫu, số mẫu lấy N mẫu hay mẫu lấy mẫu liên tục Tần số lấy mẫu người lập trình tuỳ chọn, tín hiệu âm có tần số khoảng 1000HZ nên chọn tần số lấy mẫu cho DAQ 100kHz Tín hiệu modul DAQ assistant đưa vào lọc số để lấy tín hiệu nằm khoảng 200Hz đến 2000Hz (dải tín hiệu âm thơng thường) Việc lấy mẫu tín hiệu thực đồng thời kênh 4.2.2.2 Xác đinh thời gian trễ Từ hai tín hiệu lấy kênh AI0 AI1 DAQ, sau lọc bỏ tín hiệu khơng cần thiết ta thực tính tốn thời gian trễ - 61 - Áp dụng cơng thức (4.2) ta thấy để tính thời gian trễ cần tính hàm hỗ tương quan C i (t,τ) Lại theo cơng thức (4.6) để tính hàm hỗ tương quan C i (t,τ) ta cần tính hàm mật đổ phổ cơng suất theo cơng thức (4.5) Công việc thể lưu đồ hình 4.9 FFT FFT Tính module Tính module × Tính liên hợp phức × / IFFT Hàm hỗ tương quan x y Xác định thời gian trễ cơng thức (1) Hình 4.9: Lưu đồ tính thời gian trễ x, y lấy mẫu với chiều dài cửa sổ 1024 Thể việc tính tốn lưu đồ LabView hình 4.10 Với Microphone, giả sử mic3 nằm gốc toạ độ, ta cần tính thời gian trễ tín hiệu từ nguồn âm tới gốc tọa độ hai Microphone cịn lại Khi ta có độ lệch thời gian tín hiệu tới gốc so với Microphone lại, để từ tính độ lệch khoảng cách nguồn âm tới Microphone so với khoảng cách nguồn âm tới gốc toạ độ - 62 - Hình 4.10: Khối tính tốn thời gian trễ hai tín hiệu LabView 4.2.2.3 Tính tốn toạ độ nguồn âm Theo [4] toạ độ nguồn âm tính theo phương pháp “giao điểm mặt cầu” Trong ứng dụng ta biết tín hiệu nằm mặt phẳng bảng mặt phẳng với Microphone thu Do ta có cơng thức tính tốn toạ độ sau: Theo (4.26) ta có: Ri2 − (d i + D3 ) + D32 − R32 = xi xs + yi ys − x3 xs − y3 ys , i = 1,2 Vì mic3 đặt gốc toạ độ nên ta có: (x , y ) = (0,0) R = Suy Ri2 − (d i + D3 ) + D32 = xi xs + yi ys i=1,2 - 63 - Viết cách tường minh ta có: R12 − (d13 + D3 ) + D32 = x1 xs + y1 ys R22 − (d 23 + D3 ) + D32 = x2 xs + y2 ys 2 (  R12 − d132  − xs2 + ys2 2   R2 − d 23  ⇔ ) 1/ d  x *  13  =   x2 d 23  y1   xs  y2   ys  (4.32) Áp dụng công thức (4.31) ta có − b ± b − 4ac , Rs ≥ Rs = 2a [ b = [2d (M c = −[∆ (M Trong đó: ] a = − 4d T (M −1 ) T M −1d , ] ) M −1∆ + 2∆T (M −1 ) T M −1d , T −1 T T −1 T ) M −1∆ ]  R12 − d132   d13   x1 ; d ; M = = ∆=    x  d 23   R2 − d 23  y1  x  ;x =  s  y2   ys  Lại có: d13 = ∆t1.V d 23 = ∆t 2.V V: Vận tốc âm 342m/s R = R = 0,3m (Theo thiết kế ban đầu) 4.2.3 Kết đánh giá Sau tính tốn hết tham số cần thiết, kết thể giao diện mặt máy viết LabView Trên giao diện thể tham số kết t1, t2 hai giá trị thời gian trễ tín hiệu từ nguồn âm tới mic1, mic3 so với thời gian tới gốc toạ độ Từ thể toạ độ nguồn âm theo trục x y Nhằm làm rõ việc thu thập số liệu từ Microphone - 64 - giao diện cịn có hình thể phổ FFT tín hiệu từ Microphone Hình 4.11: Giao diện chương trình định vị nguồn âm Đến thời điểm luận văn cho kết thu thập tính tốn số liệu từ nguồn âm Mặc dù chưa thực hết chức thiết bị bảng thông minh luận văn làm rõ vấn đề xác định toạ độ bút không gian, không gian chiều mặt bảng - 65 - KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Trong thời gian qua với tận tình hướng dẫn Ts Nguyễn Thị Lan Hương, với cố gắng thân, em hoàn thành luận văn tốt nghiệp với kết đạt sau Nghiên cứu nguyên tắc hoạt động vài loại bảng thông minh sử dụng Nghiên cứu số phương pháp xác định toạ không gian kỹ thuật xử lý âm Tiến hành thực nghiệm phương pháp định vị nguồn âm sử dụng hệ thu thập đơn giản với thu thập số liệu DAQ phần mềm LabView Kết thực nghiệm cho thấy tính đắn phương pháp Tuy nhiên luận văn dừng lại mức xác định vị trí nguồn âm (định vị toạ độ bút vẽ bảng) mà chưa thực chức khác vẽ hình hay lưu hoạt động bút Việc tính tốn đơn giản hố cách tính tốn mặt phẳng hai chiều, làm giảm bớt độ phức tạp thuật tốn đồng thời làm cho độ xác thuật tốn bị ảnh hưởng Các sai số kết có sử dụng thiết bị thu âm chất lượng chưa cao nên nhiễu cịn lớn Tốc độ tính tốn phụ thuộc vào việc thu thập thông tin DAQ Với DAQ 6259 có tần số lấy mẫu kênh tương tự 1.25MHz nên với tốc độ tính tốn mạnh máy tính hệ đáp ứng tính thời gian thực hệ thống Vì nhiều lý khách quan chủ quan ban thân không đủ thời gian, điều kiện nghiên cứu nên luận văn cịn nhiều thiếu xót Hướng phát triển tiếp đề tài nghiên cứu thực tiếp chức thiếu thiết bị bảng thử nghiệm so với số bảng thông minh hãng sản xuất giới Đồng thời cần nghiên cứu để tìm - 66 - giải pháp nâng cao độ xác dùng thiết bị thu âm có chất lượng cao hơn, sử dụng hệ thu thập có nhiều Microphone … Qua luận văn lần em xin gửi lời cảm ơn tới cô Nguyễn Thị Lan Hương tận tình giúp đỡ, tồn thể thầy môn Đo lường Tin học công nghiệp bạn đồng nghiệp giúp em hoàn thành luận văn Hà Nội, tháng 11 năm 2007 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Trung Thành “xử lý tín hiệu số”, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội – Hà Nội 2000 TS Phạm Thị Ngọc Yến, Ths Nguyễn Thị Lan Hương, Ks Nguyễn Việt Tùng “Phương pháp định vị nguồn âm kỹ thuật xử lý tín hiệu số”, Báo cáo khoa học trung tâm nghiên cứu quốc tế MICA – BKHN OMOLOGO (M.) SVAIZER (P.) “Use of the Crosspower-Spectrum Phase in Acoustic Event Location”, IEEE Transactions on Acoustics, Speech, and Signal processing, Vol.5, No.3, pp.288-292, May 1997 SCHAU (H.C.) ROBINSON (A.Z.) “Passive Source Localization Employing Intersecting Spherical Surfaces from Time-of-Arrival Differences”, IEEE Transactions on Acoustics, Speech, and Signal processing, Vol.ASSP-35, No.8, pp.1223-1225, August 1987 Special issue on time-delay estimation IEEE Buns Acoust., Speech, Signal Processing, ASSP-29, Jun 1981 J M Delosme, M Morf, and B Friedlander “A linear equation approach to locating sources from time-difference-of-arrival measurements In Proceedings of ICASSPBO” IEEE, 1980 S Reddi “An exact solution to range computationwith time delay information for arbitrary arraygeometries” IEEE Trans Signal Processing, 41(1):485-486, Jan 1993 ... CAM ĐOAN Đề tài luận văn ? ?Nghiên cứu chế tạo thử nghiệm thiết bị bảng thông minh? ?? Luận văn bao gồm vấn đề sau: - Tổng quan bảng thông minh, phạm vi ứng dụng - Nghiên cứu phương pháp thu xử lý... mục hình vẽ LỜI NÓI ĐẦU Chương 1- TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ BẢNG THÔNG MINH 1.1 Khái quát chung thiết bị bảng thông minh 1.2 Thiết bị bảng thông minh hãng SMART tech 1.2.1 Lịch sử phát... tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày tháng 11 năm 2007 Người thực NGUYỄN VĂN HƯNG -1- CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ BẢNG THÔNG MINH 1.1 Khái quát chung thiết bị bảng thơng minh Bảng