Розробка багатоканальної мікропроцесорної системи цифрової фільтрації - Курсовая работа

Міністерство освіти і науки України Житомирський державний технологічний університет "Розробка багатоканальної мікропроцесорної системи цифрової фільтрації" В даній роботі виконаний обґрунтований вибір фільтру низької частоти, аналогового цифрового перетворювача, мікроконтролера, цифрового аналогового перетворювача. Було розроблено структурну схему даної системи.Під сигналом ми розуміємо будь-яку змінну, яка передає або містить якийсь вид інформації, і яку можна, наприклад, переносити, виводити на екран або виконувати з нею якісь дії. Розрізняються два загальних класу сигналів: аналогові (сигнали в безперервному часу) і дискретні (сигнали в дискретному часі). Аналоговим сигналом називається сигнал, визначений для кожного моменту часу. Дискретним сигналом називається сигнал, визначений тільки в дискретні моменти часу. Фільтрація знайшла численні застосування, наприклад для придушення шуму, що маскує сигнал, для усунення спотворення сигналу, викликаного недосконалістю каналу передачі або похибками вимірювання, для розділення двох або більше різних сигналів, які були навмисно змішані для того, щоб у максимальному ступені використовувати канал, для розкладання сигналів на частотні складові, для демодуляції сигналів, для перетворення дискретних сигналів в аналогові, для обмеження смуги частот, займаної сигналами.Розробити багатоканальну мікропроцесорну систему цифрової фільтрації вхідних сигналів на підставі даних: - кількість каналів: 5 максимальний рівень вхідного сигналу: 2 МВВ електроніці будь-який фільтр, що обробляє цифровий сигнал з метою відокремлення або придушення певних частот цього сигналу цифрові фільтри можна розділити на два класи: до першого типу відносять фільтри з нескінченною імпульсною характеристикою (рекурсивний фільтр, НІХ-фільтр), а до другого із скінченною імпульсною характеристикою (нерекурсивний фільтр, СІХ-фільтр). · На відміну від аналогового фільтру передаточна функція не залежить від дрейфу характеристик елементів. · Компактність - аналоговий фільтр на дуже низьку частоту (долі герца, наприклад) вимагав би надзвичайно громіздких конденсаторів або індуктивності.Обґрунтування вибраного варіанту структурної схеми: Розглянемо основні види структурної схеми пристрою цифрової фільтрації: 1. Перша схема зображена на рисунку 1 являє собою фільтр з зовнішнім АЦП. На рисунку 2 зображено реалізацію цифрового фільтру із комутатором та зовнішнім АЦП та ЦАП. На рисунку 3 зображено схему реалізації фільтра на мікроконтролері із вбудованим АЦП у контролер.Фірма Siemens внесла безсумнівну своєрідність у розвиток сімейства MCS-51, випустивши мікроконтролери серії C500, які є по суті найскладнішими МК 51-го сімейства в світі. Atmel сімейство 10-розрядних AVR-мікроконтролерів з RISC-архітектурою забезпечує швидкодію виконання програми та обробки даних у багато разів більше в порівнянні з традиційною CISC-архітектурою. Відмінними рисами сімейства AVR є наявність великого набору аналогових компонентів і цифрових периферійних пристроїв спільно з вбудованим програмованим ЕППЗУ і флеш-памяттю, що значно підвищує гнучкість, усуваючи вузькі місця зовнішнього доступу до памяті і забезпечуючи збільшення програми і безпеку даних. Мікропроцесори компанії Motorola розділяються на сімейства 16 - і 24-розрядних мікропроцесорів з фіксованою точкою - DSP - 560xx, - 561xx, - 563xx,-566xx, 568xx і мікропроцесори з плаваючою точкою - DSP - 960xx. Мікропроцесори працюють на частоті 33МГЦ і забезпечують продуктивність близько 16 MIPS, що дозволяє виконувати швидке перетворення Фурє по 1024 відлікам за 3,23 мс.Мікроконтролер ATMEGA8 має 10-розрядний АЦП, який має такі характеристики: - працює з тактовою частотою в діапазоні від 50 до 200 КГЦ; - має час перетворення 65-250 мкс; - максимальна роздільна здатність 15 перетворень в секунду; - містить 8 мультиплексованих каналів; - включає в себе 2 диференціальних канали з вбудованим підсилювачем, який має 3 фіксованих коефіцієнта підсилення: 1, 10, 200; - діапазон вхідного сигналу: 0 ... Даного АЦП цілком достатньо для перетворення вхідного аналогового сигналу в цифровий, оскільки верхня межа частотного діапазону, в якому змінюється сигнал, що надходить з виходу аналогового фільтра, становить 300 Гц. Ініціалізація регістру ADCSRA виконується наступним чином: Біт 7 ADEN ="1" виконується включення АЦП. Біт 6 ADSC ="1" виконується запуск першого перетворення в режимі неперервного перетворення. Біти 2…0 ADPS2..0="010" встановлення дільника частоти на 16, тоді при тактовій частоті контроллера 2 МГЦ, частота тактів АЦП буде становити 125 КГЦ, що збільшить точність перетворення.Рисунок 11.

Зміст

Вступ

1. Технічне завдання

2. Аналіз існуючих рішень

3. Розробка структурної схеми пристрою цифрової фільтрації

4. Вибір мікроконтролера

5. Обгрунтування вибраного мікроконтролера

6. Характеристики контролера ATMEGA8

7. Архітектура і призначення виводів мікросхеми

8. Структура та управління АЦП в контролері ATMEGA8

9. Вибір цифро-аналоговий перетворювача (ЦАП)

10. Розробка блок-схеми алгоритму і програми його реалізації

11. Лістинг програми

12. Енергоспоживання

13. Підсилювач

Висновок

Література