Пристрій мікропроцесорної обробки аналогової інформації (стр. 2 из 4)
Тоді остаточно рівняння цифрового фільтру набуде вигляду:
Отже, фільтр є рекурсивним, оскільки в правій частині рівняння присутні члени виду 
Побудова структурної схеми апаратної реалізації цифрового фільтра
Схема 2.1 Структурна схема реалізації рівняння цифрового фільтра, де: DL – елемент затримки, ХY – елемент множення, ∑ – суматор
2. Вибір та обгрунтування типу АЦП і ЦАП
2.1 Вибір типу АЦП
У відповідності з умовами даної роботи для цифрового фільтру потрібно використати 12-розрядний АЦП і 16-розрядний ЦАП.
При розгляді ЦАП і АЦП мають місце наступні критерії:
1) Час перетворення.
2) Похибка перетворення.
3) Складність застосування.
4) Поширеність.
В якості мікросхеми АЦП з 12-розрядним вихідним сигналом для даного цифрового фільтра виберемо 12-розрядний АЦП К572ПВ1А, що має наступні характеристики:
| Розрядність | 12 |
| Час перетворення, мкс. | 170 |
| Вхідна напруга, В | 5 |
Напівпровідникова ВІС функціонально завершеного АЦП призначена для використання в електронній апаратурі в складі блоків аналогового вводу.Мікросхема виконує функцію 12-розрядного аналого-цифрового перетворення однополярного і біполярного вхідного сигналу з представленням результатів перетворення в паралельному двійковому коді. Мікросхема випускається у 48-вивідному металкерамічному герметичному корпусі типу 4434.48-2 з вертикальним розміщенням виводів.
Позначення АЦП АЦП К572ПВ1А на схемі електричній принциповій
Призначення виводів мікросхеми К572ПВ1А:
| Виводи | Призначення |
| 1 | Послідовний вхід |
| 2 | Вхід управління СР |
| 3 | +5В |
| 4-15 | D0-D11 |
| 16 | Вхід управління МР |
| 17 | Вхід управління режимом |
| 22 | Вихід “Цикл” |
| 23 | Вхід порівняння |
| 24 | -15В |
| 25 | Вхід ТІ |
| 26 | Вихід “Кінець перетворення” |
| 27 | Вхід “Запуск” |
| 28 | Вхід “Цикл” |
| 29 | Вхід стробування ЦАП |
| 30 | Цифрова земля |
| 31 | Кінцевий вивід матриці R-2R |
| 32 | Спільний вивід резисторів 1,2 |
| 40 | Вивід регістра 1 |
| 41 | Вивід регістра 2 |
| 42 | Опорне навантаження |
| 43 | Аналоговий вхід 1 |
| 44 | Аналоговий вхід 2 |
| 45 | Спільний вивід резисторів аналогових вх. 1,2 |
| 46 | Аналоговий вихід 1 |
| 47 | Аналоговий вихід 2 |
| 48 | Анагогова земля |
Встановлення АЦП у вихідний стан і запуск його в режим перетворення здійснюється з допомогою входу “гашення/перетворення”. При поступанні на вхід “гашення/перетворення” рівня логічного нуля АЦП починає перетворення вхідної інформації. Через час, необхідний для перетворення на виході АЦП “готовність даних” з’являється сигнал з рівнем логічної одиниці, що сигналізує про готовність виводу даних з АЦП в МПП. МПП, прийнявши дані, встановлює на вході “гашення/перетворення” рівень логічної одиниці, що “гасить” інформацію, що є в регістрі послідовного наближення, і АЦП знову готовий до прийому, опрацювання вхідних даних
Запуск АЦП здійснюється видачею 0 в розряд C7 (сигнал “гашення/перетворення”) каналу С ППІ.Оскільки згідно умови мені необхідно використати режим 1 роботи ППІ , то в складі МПП потрібно використати 2 мікросхеми ППІ, причому одну з них запрограмувати на ввід через канали А та В , а другу – на вивід. Запуск АЦП будемо здійснювати з використанням порта С 1-шої ППІ. По закінченні перетворення на вході “готовніть даних” з’являється сигнал логічна “1”, який подається на вхід розряду С2 каналу С ППІ .
Часова діаграма роботи АЦП К572ПВ1А
Принципова схема підключення АЦП до МПП
2.2 Вибір типу ЦАП
При аналізі коефіцієнтів рівняння цифрового фільтру виявилося, що розрядність Yn може зрости , більш детально це пояснено у пункті структури представлення даних. Отже, нам потрібен 14-розрядний ЦАП з високою швидкодією та функціональною завершеністю.
В якості мікросхеми ЦАП для даного цифрового фільтру з чотирнадцятирозрядним вихідним сигналом можна вибрати 14 – розрядний ЦАП К427ПА1. К427ПА1 має наступні характеристиками :
| Розрядність | 14 |
| Час перетворення, мкс. | 30 |
| Кількість виводів | 40 |
Позначення ЦАП К572ПА1 на схемі принциповій електричній
2.3 Структура представлення даних
Рівняння цифрового фільтру має вигляд:
Причому
, 
, 
, 
припустимо що
Тоді
.Розглянемо
При аналізі коефіцієнтів вважатимемо що 
є малою величиною.
З отриманої рівності видно , що ми не моженмо однозначно визначити чи коефіцієнт буде >1 чи <1, а отже не можем визначити чи збільшится розрядність вихідних даних. Отже нам потрібно взяти ЦАП з більшою розрядністю ніж АЦП для того щоб не втратити дані.
Вхідні дані представляємо як беззнакові дані, коефіцієнти і вихідні дані ми можемо отримати зі знаком, тобу старший біт відведемо для представлення знаку.
Структура представлення даних буде наступною:
а0 – 1 байт
а1 – 1 байт
а1 – 1 байт
b0 – 1 байт
Yn – 2 байти
| Х | X |
Yn-1 – 2 байти
| Х | X |
Xn – 2 байти
| Х | Х | Х | Х |
Xn-1 – 2 байти
| Х | Х | Х | Х |
Xn-2 – 2 байти
| Х | Х | Х | Х |
3. Структурна схема та алгоритм функціонування МПП
3.1 Опис структурної схеми МПП
Системна шина складається з трьох окремих шин: шини даних, шини адрес і шини керування. Лінії СШ характеризуються спрямованістю.Спрямованість визначається по тому, який з пристроїв є визначальним за рівнем сигналу.
ШД - двоспрямована;
ША - односпрямована;
ШК - набір окремих ліній, що мають свій напрям.
За рахунок того, що виводи всіх компонент МП - пристрою під’єднані до СШ, вони повинні мати крім станів, що забезпечують логічний нуль чи одиничку на виході, третій стан, стан з високим вихідним опором — високоімпендансний стан. Кожна мікросхема, яка адресується в МПП пі’єднана до ША через адресний дешифратор (АД).
Мікропроцесор - центральний пристрій мікропоцесорної системи (МПС). Мікропроцесор в складі даного МПП виконує наступні функції: формує адреси команд,видає команди з пам’яті, їх дешифрує, видає для них команди, потрібні адреси, виконує над ними операції, при необхідності записує результат в пам’ять, формує керуючі сигнали для обміну, реагує на можливі зовнішні сигнали.
Тактовий генератор призначений для формування синхроімпульсів для роботи МП і інших пристройв МПС. Синхроімпульси мають амплітуду 12B, але відрізняються один від одного щільністю і зсунуті. Крім того, мікросхема КР580ГФ24, яка виконує функцію ГТІ, приймає участь в прийомі та видачі керуючих сигналів СШ.
ПЗП служить для постійного зберігання потрібних даних і програм. У випадку даного цифрового фільтру він зберігає програму, за якою працює цифровий фільтр, а також постійні коефіціенти (a0, a1, bo).
ОЗП служить для тимчасового зберігання інформації, потрібної для розрахунків.
Системний контролер К580ВК28 призначений для формування сигналів керування, які формуються процесором (MEMP, MEMW,IOR, IOW, INTA).
Шинний формувач К580ВА86 використовується для підвищення навантажувальної здатності шини адрес, до якої під’єднані майже всі компоненти МПП.
Дві мікросхеми ППІ К580ВВ55 в даному МПП служать для обміну інформацією з зовнішніми пристроями АЦП і ЦАП.
3.2 Розподіл адресного простору
В адресний простір МП КР580ВМ80 входить 64К адрес пам’яті (216), що визначається 16 - розрядною адресною шиною. Мікропроцесор КР580ВМ80 може здійснювати синхронний і асинхронний обмін інформацією за даними адресами з пам’ятю (ПЗП, ОЗП) та зовнішніми пристроями. При обробці інформації МП зчитує коди команд, операнди і записує одержаний вміст в регістри РЗК або виконує обмін інформації з пам’ятю та зовнішніми пристроями.