Master's Thesis

Control system of mouth-organ

Final Thesis 3.9 MB Appendix 4.84 MB

Author of thesis: Ing. Irina Trukhina

Acad. year: 2013/2014

Supervisor: doc. Ing. Zdeněk Bradáč, Ph.D.

Reviewer: Ing. Lešek Franek, Ph.D.

Abstract:

The master’s thesis describes development of control system for automatic mouth-organ. The process of development is divided into three parts: a concept of control system, design of hardware parts and development of software parts. Controlled device, system requirements and general design of the hardware and software components are described in the concept of control system.
The detailed hardware design includes next processes: electronic component selection, printed circuit board design, assembly and debugging. The result of this chapter is electronic system, which function correctly.
The aim of the last chapter is to specify and explain development of software parts of control system. Installation of required software and important aspects of control software and user interface development are described in this chapter.
The goal of the thesis is to create a control system, which will function correctly and reliably.

Keywords:

Control system, circuit diagram, c design, I2C bus, Raspberry PI, GPIO, Ethernet, Raspbian, OS, web server, Apache, MIDI data format, user interface, website.

Date of defence

10.06.2014

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student obhájil diplomovou práci.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Electrical, Electronic, Communication and Control Technology (EEKR-M)

Field of study

Cybernetics, Control and Measurements (M-KAM)

Composition of Committee

doc. Ing. Bohumil Horák, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Petr Blaha, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Radovan Holek, CSc. (člen)
prof. Ing. Pavel Jura, CSc. (člen)
Ing. Stanislav Klusáček, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Petyovský, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Zdeněk Bradáč, Ph.D.

Základem práce studentky bylo navržení a realizace elektronického řídicího systému pro ovládání hudebního nástroje – foukací harmoniky. Studentka měla za úkol navrhnout mikroprocesorem řízený systém pro ovládání dvou foukacích harmonik. V rámci realizace bylo potřeba ovládat 2x 32 kláves foukacích harmonik a řízení tlaku dvěma elektronickými regulačními ventily. Studentka navrhnula elektronické schéma, navrhnula desku plošných spojů, tuto realizovanou desku osadila součástkami a oživila. Dále studentka vytvořila programové vybavení pro zabudovaný mikrokontrolér na bázi procesoru ARM, který pro komunikaci využívá rozhraní Ethernet s realizovaným WWW serverem.  Toto programové vybavení umožňuje přehrávat dvě hudební stopy realizované MIDI souborem na dvou foukacích harmonikách. Celková realizace byla testována s jednou dostupnou harmonikou. Vlastní realizace byla otestována a je funkční.
V rámci diplomové práce studentka postupovala metodicky a využívala v nutné míře konzultací vedoucího práce. Studentka pracovala samostatně a splnila všechny body zadání. Vlastní realizace je funkční a na dobré úrovni. Textová část diplomové práce je správně strukturována, obsahuje všechny důležité části a je na dobré úrovni. Vzhledem k tomu, že se jedná o zahraniční studentku, jsou některé jazykové prohřešky zanedbatelné a nesnižují nijak kvalitu práce. Práci doporučuji k obhajobě. Points proposed by supervisor: 92

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Lešek Franek, Ph.D.

Zadání bych hodnotil jako standardní po stránce odborné a jako obtížné po stránce časové.
Studentka měla navrhnout a realizovat systém pro řízení foukací harmoniky. Stěžejní části byl návrh hardwarové části. Při navrhování této části studentka prokázala znalosti z oblasti hardware a návrhu DPS. Zvolené řešení mi připadá rozumné bez nějakých zbytečně složitých a nestandardních řešení.
Pro řízení byla použita platforma Raspberry Pi z důvodu přítomnosti ethernetu a možnosti rozběhnout na ní operační systém Linux s bohatou SW vybaveností. Dostupné tak byly nástroje pro pohodlné debugování GPIO portů nebo I2C sběrnice. Studentce tak stačilo vytvořit aplikaci pro parsování MIDI souborů jejichž datový formát musela podrobně nastudovat a dle zjištěných údajů řízení systému pro řízení foukací harmoniky. Vytvořila také jednoduchý web v PHP pro správu knihovny skladeb.
Postrádal jsem pouze podrobnější zhodnocení dosažených výsleků.
Písemná práce je velmi dobře strukturovaná a lze se na základě ní v udané problematice velmi dobře zorientovat.
Předložená práce svědčí o inženýrských schopnostech studentky. Topics for thesis defence:
  1. Byl zvolen operační systém Linux se standardním plánovačem, který neposkytuje real time odezvu. Bylo nějak ověřováno zda odezva tohoto systém na příslušném HW a s příslušným doprovodným SW bude postačovat? Případně jaký může být minimální rozestup v čase mezi dvěma tóny aby jej bylo možné dodržet?
  2. Maximální počet současně stisknutých kláves je 16. Je toto omezení zohledněno v řídícím programu nebo je potřeba na to pamatovat při návrhu MIDI souboru ? Bylo by možné implementovat i nějakou hardwarovou ochranu proti stisknuti více než 16 kláves ?
  3. Z jakého důvodu je systém navržen pro dvě foukací harmoniky místo jedné ?
  4. Neexistoval již nějaký hotový parser MIDI souborů, který by bylo možné použít?
Points proposed by reviewer: 92

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová