Разработка и описание алгоритма функционирования устройства, отладка рабочей программы на языке команд микропроцессора. Обоснование аппаратной части устройства. Составление электрической принципиальной схемы устройства, расчет быстродействия устройства.
Аннотация к работе
Очевидно и преимущество применения цифровой обработки сигнала наряду с аналоговым: улучшается помехозащищенность канала связи, бесконечные возможности кодирования информации. Применение микропроцессоров в радиотехнических системах существенно улучшает их массогабаритные, технические и экономические показатели, открывает широкие возможности реализации сложных алгоритмов цифровой обработки сигналов. Микропроцессоры находят применение при решении широкого круга радиотехнических задач, таких как построение радиотехнических измерителей координат, сглаживающих и экстраполирующих фильтров, устройств вторичной обработки сигналов, специализированных вычислительных устройств бортовых навигационных комплексов, устройств кодирования и декодирования сигналов, весовой обработки пачечных сигналов в радиолокации, различного рода измерительных устройств и т.п. К таким устройствам относятся и цифровые фильтры, для которых стало возможным построение разнообразных частотных характеристик путем их аналитической задачи. Цифровой фильтр относится к особому типу фильтров и призван убирать из сигнала импульсные проявления (пики и щелчки), сглаживая их.Минимальная конфигурация МП-системы на основе набора К1821 (К1821ВМ85, КР1821РФ55,КР1821РУ55 ) , совместно с ЦАП 572ПА1 и вспомогательными элементами определяет функциональную схему полосового фильтра ,. При использовании в качестве входных импульсов таймера тактовых импульсов CLK МП - системы (=2.6МГЦ) исходное состояние таймера равно: 16-разрядный двоичный код содержит два бита (T15 и T14) задающих режим работы таймера. Получаем код: Байты и загружаются при инициализации системы (фильтра). После вычисления выходного и записи в ОЗУ , перед приемом нового входного отсчета , необходимо сдвинуть отсчеты всех выборок в памяти , (n-1) - й отсчет на место (n-2)-ого , а n-й на место (n-1)-ого. Реальные значения коэффициентов разностного уравнения и коэффициента отличается от заданных , вследствие ограничения длины разрядной сетки: Согласование кода МП и кода ЦАП необходимо , так как по заданию входной код - дополнительный, Вычисленный отсчет , перед выводом на ЦАП суммируется с константойПри подаче питания , схема сброса формирует импульсы сброса , который обнуляет счетчик команд МП и инициирует формирование импульса сброса RESET для установки МП - системы в исходное состояние. Запускается программа инициализации МП - системы, которая должна начинаться с нулевого адреса. При инициализации: q в указатель стека SP записывается начальный адрес , с которого начинается стек; q порт PA (РФ55) настраивается на ввод данных ; в регистр направления передачи записывается управляющее слово; q таймер настраивается на период переполнения , равным в режиме 3;Также следует произвести согласование адресов ОЗУ, ПЗУ, портов ввода-вывода с адресами МП. Так как для адресации ПЗУ необходимо 11 адресных линий, а для адресации ОЗУ - 8, то у МП остается еще 5 свободных адресных линий, которые можно использовать для выбора микросхем в процессе работы фильтра. Порт РВ РУ 55 настраивается на вывод при помощи управляющего слова имеющего вид: , которое необходимо записать в регистр направления передачи порта. PC2 и PC1 - варианты использования порта С , для режима работы порта РА условного с квитированием в РС2 записываем “1” , В РС1 записываем “0”, в этом случае линии порта С: PC0 - INTR Управляющее слово будет иметь вид: При настройке режимов прерываний необходимо разрешить прерывание МП типа TRAP.Принципиальная схема цифрового фильтра содержит след. микросхемы: DD1 - МП К1821ВМ85 Для наиболее полного использования динамических свойств ЦАП на выходе включен быстродействующий ОУ К574УД1, обладающий , выходным напряжением 10В и скоростью его нарастания 50-100 В/мкс.Быстродействие фильтра в рабочем режиме оценим как время, необходимое для обработки каждого прерывания процессора. Рабочая программа фильтра линейная (не содержит разветвлений), поэтому общее число машинных тактов, требуемых для выполнения программы, можно получить как сумму машинных тактов всех последовательно выполняемых команд, составляющих рабочий цикл процессора. Однако, нужно учесть что стабильная работа всего устройства под управлением программы будет осуществляться только в том случае, если внешнее устройство своевременно будет отвечать на сигнал готовности, выдаваемый МП.Частотные характеристики фильтра определяются разностным уравнением: Коэффициенты b1, b2, b3, b4 определяют характеристики фильтра. Значения коэффициентов разностного уравнения определяют форму и параметры частотных характеристик , поэтому для выявления влияния их приближенного представления следует рассчитать АЧХ при заданных (точных) и реальных (приближенных) значениях коэффициентов: и Для проектируемого фильтра: График АЧХ цифрового полосового фильтраВ данной курсовой работе была построена схема цифрового устройства и разработана программа, обеспечивающая работу данного устройства как цифрового полосового фильтра. Устройство имеет высокое быстродействие и в полной мере удовлетворя
План
Содержание
Ведение
1. Формализация задачи
2. Разработка и описание общего алгоритма функционирования устройства
3. Обоснование аппаратной части устройства
4. Разработка и отладка рабочей программы на языке команд микропроцессора
5. Составление и описание электрической принципиальной схемы устройства
6. Расчет быстродействия устройства
7. Расчет АЧХ (ФЧХ) устройства для заданных и реальных значений коэффициентов. Оценка устойчивости устройства
Заключение
Список использованных источников
Введение
В наши дни, развитие цифровых устройств происходит гигантскими шагами. Очевидно и преимущество применения цифровой обработки сигнала наряду с аналоговым: улучшается помехозащищенность канала связи, бесконечные возможности кодирования информации. Применение микропроцессоров в радиотехнических системах существенно улучшает их массогабаритные, технические и экономические показатели, открывает широкие возможности реализации сложных алгоритмов цифровой обработки сигналов.
Микропроцессоры находят применение при решении широкого круга радиотехнических задач, таких как построение радиотехнических измерителей координат, сглаживающих и экстраполирующих фильтров, устройств вторичной обработки сигналов, специализированных вычислительных устройств бортовых навигационных комплексов, устройств кодирования и декодирования сигналов, весовой обработки пачечных сигналов в радиолокации, различного рода измерительных устройств и т.п. К таким устройствам относятся и цифровые фильтры, для которых стало возможным построение разнообразных частотных характеристик путем их аналитической задачи. При этом реализуемы и фильтры традиционных типов: нижних частот, верхних частот , полосовые и режекторные.
Цифровой фильтр относится к особому типу фильтров и призван убирать из сигнала импульсные проявления (пики и щелчки), сглаживая их. Импульс имеет широкий (в идеале бесконечный) частотный спектр, однако острота его формы определяется именно высокочастотными составляющими.
Фильтр должен быть выполнен на основе МП комплекта К1821 при использовании ЦАП К572ПА. МП комплект К1821 состоит из микросхем: К1821ВМ85 - микропроцессор, КР1821РФ55 - ПЗУ (емкость - 2 Кб; два 8-разрядных порта ввода-вывода), КР1821РУ55 - ОЗУ (емкость -256 байт; два 8-разрядных и один 6-разрядный порты ввода-вывода, встроенный счетчик-таймер).
Входной сигнал цифровой, преобразуется в аналоговый, ЦАП на микросхеме К572ПА.
После прихода сигнала с периферийного устройства (ПУ) на порт ввода в дополнительном цифровом коде на ПУ выдается сигнал квитирования. Частота дискретизации FД = 6.5 КГЦ, разрядность входного сигнала 8. Обработка должна происходить в реальном масштабе времени.
Проектируемое устройство, его базовая конфигурация должны содержать минимальные аппаратные и программные средства, достаточные для выполнения поставленной выше задачи обработки.