Проектирование цифрового режекторного фильтра (стр. 3 из 3)
LXIH,P2 загрузка адреса
в регистр HADD М
LXI H,AP1
ADD М
LXI H,AP3
SUB М
STAAYзапоминание
в памятиADI80hполучение смещенного входного
кода ЦАП
STAPА RFвывод кода на ЦАП через
порт РА(РФ55)
программный модуль сдвига отсчетов
в памяти
LHLDAX
SHLDAX1
LHLDAY
SHLDAY1
RETвозврат из подпрограммы
обслуживания прерывания
Листинг программного модуля вычисления выходного отсчета
Sat Apr 15 2004 23:36 Page 1
2500 A.D. 8085 Macro Assembler - Version 4.02a
------------------------------------------------
Input Filename : sh.asm
Output Filename : sh.obj
1 0800 PARF .EQU 0800h;
2 5006 AP1 .EQU 5006h;
3 5007 AP2 .EQU 5007h;
4 5008 AP3 .EQU 5008h;
5 5000 AX .EQU 5000h;
6 5003 AY .EQU 5003h;
7 0000 3A 00 50 LDA AX
8 0003 21 07 50 LXI H,AP2
9 0006 86 ADD M
10 0007 21 06 50 LXI H,AP1
11 000A 86 ADD M
12 000B 21 08 50 LXI H,AP3
13 000E 96 SUB M
14 000F 32 03 50 STA AY
15 0012 32 00 08 STA PARF
16
Sat Apr 15 2004 23:36 Page 2
Defined Symbol Name Value References
2 AP1 = 5006 10
3 AP2 = 5007 8
4 AP3 = 5008 12
5 AX = 5000 7
6 AY = 5003 14
Pre CODE 0000
Pre DATA 0000
1 PARF = 0800 15
LinesAssembled : 16 AssemblyErrors : 0
Для проверки на переполнение можно осуществить ручной просчет и машинный просчет программы. Приведенный ниже просчет сделан, для случая когда все отсчеты имеют максимально возможное значение:
выходной отсчет будет иметь максимальное значение, если:
Таким образом, при ручном просчете программы, для крайнего случая, переполнения не произошло. Машинный расчет дает такое же значение выходного отсчета. Отсюда можно сделать вывод, что в процессе выполнения программы переполнения не происходит.
6.Составление и описание электрической принципиальной схемы устройства:
Принципиальная электрическая схема цифрового режекторного фильтра содержит следующие элементы:
1) Микросхемы:
DD1 – МП К1821ВМ85
DD2 – ПЗУ К1821РФ55
DD3 – ОЗУ К1821РУ55
DA1 – ЦАП К572ПА1
DA2 - ОУ К157УД3
DA3 – ОУ К157УД3
2) Диоды:
VD1 – КД520
VD2-VD5 – КД514А
3) Конденсаторы
C1,C4,C5 – КМ-56-П33
С2,С3 - К50-24
4) Резисторы
R1,R2,R3,R4
5) Кварцевый резонатор
ZQ1 – 3МГц
Микросхемы DD1 – МП К1821ВМ85;DD2 – ПЗУ К1821РФ55;
DD3 – ОЗУ К1821РУ55 образуют микропроцессорную систему,
DA1 – ЦАП К572ПА1 преобразует выходной двоичный код процессора в аналоговый сигнал в виде тока, VD2-VD5; C2,C3,С4,С5; R3,R4; DA2, DA3 образует схему преобразования ток/напряжение, VD1;R1,R2; C1 образуют схему сброса, кварцевый резонатор задает тактовую частоту процессора.
На выходе схемы преобразователя ток/напряжения формируется напряжение от -1 до +1 В, это обеспечивается подачей опорного напряжения на ЦАП Uref=-1В.
Устройство использует питающие напряжения +5, -15 и +15 В, а также напряжение, для подачи опорного напряжения -1В.
7.Расчёт быстродействия устройства:
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, получим как сумму машинных тактов всех последовательно выполняемых команд, составляющих рабочий цикл процессора.
Сумма машинных тактов для рабочего цикла приведенной выше программы равна 445. Из этого следует вывод, что процессор не успеет выполнить подпрограмму обслуживания прерывания за интервал дискретизации TД. При частоте FCLK МП = 1,5 МГц TД = 353ТCLK МП (353 машинных тактов процессора). Поэтому тактовая частота процессора должна быть увеличена. Примем FCLK МП = 3 МГц, что для заданной БИС МП допустимо,тогда TД = 706ТCLK МП .
8. Расчет АЧХ и ФЧХ устройства для заданных и реальных значений коэффициентов. Оценка устойчивости устройства:
Исходя из разностного уравнения фильтра, можно записать выражения для передаточной функции устройства.
- разностное уравнение, отсюда выражение для передаточной функции будет иметь вид: 
, где 
. Подставляя значение 
и заменяя 
получим выражение для комплексного коэффициента передачи фильтра: 
, модуль от этого выражения даст АЧХ, а аргумент- ФЧХ: 
- АЧХ; 
- ФЧХ, в обоих этихвыражениях
- период дискретизации. Полученные формулы для АЧХ и ФЧХ справедливы для заданных значений коэффициентов, в реальной ситуации, из-за погрешности в представлении коэффициентов в форме двоичного кода, в виду конечности размерности разрядной сетки МП, значения коэффициентов в выражениях для АЧХ и ФЧХ будут другими.
, перевод этих чисел обратно в десятичную систему счисления даст следующий результат: 
, 
, подставив эти значения коэффициентов в разностное уравнение, можно получить выражения для реальных АЧХ и ФЧХ фильтра 
; 
. Графики нормированнойАЧХ и ФЧХ для заданных и реальных коэффициентов изображены на рис.2 и рис.3 соответственно (пунктиром показаны реальные зависимости). По графикам видно, что реальные и заданные характеристики практически не отличаются.
рис.2
рис.3
Для того чтобы было видно различие между заданными и реальными зависимостями можно рассмотреть небольшие участки графиков АЧХ и ФЧХ
(рис.4 и рис.5)
рис.4
рис.5
Для того чтобы оценить устойчивость фильтра, нужно найти полюс передаточной функции
, 
, 
.Полюс передаточной функции фильтра расположен внутри единичной окружности на комплексной z плоскости, следовательно фильтр устойчив.
9.Заключение:
В данном курсовом проекте спроектирован цифровой режекторный фильтр на основе МП-системы. Разработана программа на языке команд микропроцессора, которая обеспечивает выполнение МП-системой заданного алгоритма фильтрации. МП-система построена, согласно заданию на курсовой проект, на основе набора К1821 с минимальной конфигурацией. Аппаратная часть фильтра также включает в себя ЦАП и аналоговое устройство – преобразователь ток/напряжение.
10.Список использованных источников:
1. Рафикузаман М. Микропроцессоры и машинное проектирование микропроцессорных систем: В 2-х кн. Пер. С англ.-М.: Мир, 1988.
2. Токхайм Р. Микропроцессоры: Курс и упражнения / Пер. с англ., под ред. В. Н. Герасевича. М.: Энергоатомиздат, 1998.
3. Щелкунов Н. Н., Дианов А. П. Микропроцессорные средства и системы.- М.: Радио и связь, 1989.
4. Федорков Б.Г., Телец В.А. Микросхемы ЦАП и АЦП:
функционирование, параметры, применение.- М.: Энергоатомиздат,1990.
5.Перельман Б. Л. Шевалов В. В. Отечественные микросхемы и их зарубежные аналоги: справочник. М: НТЦ: Микротех 1998.
6.Микропроцессорный комплект К1810: Структура, программирование, применение: Справочная книга. Под ред. Ю.М.Казаринова.- М.: Высш. шк., 1990.
7. Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник.–М.: Радио и связь, 1989.
8. Методические указания к курсовому проекту по дисциплине “Цифровые устройства и микропроцессоры” / Рязан. гос. радиотехн. акад.; Сост. Н.И.Сальников. Рязань, 2002.