Разработка цифрового фильтра (стр. 3 из 3)
;входной отсчет хранится в аккумуляторе
;масштабированный отсчет записать в ячейку
;ОЗУ с адресом AX
MOVH,A;Xn-A
ARHL;арифметические сдвиги в право
ARHL;отсчета и накопление суммы
MOVA,H;частичных произведений
ARHL;в аккумуляторе
ADDH;
ARHL ;
ADD H ;
ARHL ;
ARHL ;
ADDH;
STAAX;запоминание отсчёта
в памяти;программный модуль вычисления
;произведения
;p1n:=0.091*xn-1≈0.0001011*xn-1=(2-4+2-6+2-7)*xn-1
;xn-1 хранится в ячейке ОЗУ с адресом AX1
;
записать в ячейку ОЗУ с адресом AP1LDA AX1 ;Xn-1 - A
MOV H,A ;A - H
ARHL;арифметические сдвиги в право
ARHL;отсчета и накопление суммы
ARHL;частичных произведений
ARHL;в аккумуляторе
MOV A,H ;
ARHL ;
ARHL ;
ADD H ;
ARHL ;
ADD H ;
STAAP1 ;запоминание
в памяти;программный модуль вычисления произведения
;p2n:=0.13*xn-2≈0.0010000*xn-2=(2-3)*xn-2
;xn-2 хранится в ячейке ОЗУ с адресом Y2
;
записать в ячейку ОЗУ с адресом P3LDA AX2 ;Xn-2 - A
MOV H,A ;A - H
ARHL;арифметические сдвиги в право
ARHL;отсчета и накопление суммы
ARHL;частичных произведений
MOVA,H;в аккумуляторе
STAAP2 ;запоминание
в памяти;программный модуль вычисления произведения
;p3n:=0.98*yn-2≈0.1111101*yn-2=(2-1+2-2+2-3+2-4+
; +2-5+2-7)*yn-2
;yn-2 хранится в ячейке ОЗУ с адресом AY2
;
записать в ячейку ОЗУ с адресом AP3LDA AY2 ;Yn-2 - A
MOV H,A ;A - H
ARHL;арифметические сдвиги в право
MOVA,H;отсчета и накопление суммы
ARHL;частичных произведений
ADDH;частичных произведений
ARHL;в аккумуляторе
ADDH;
ARHL ;
ADD H ;
ARHL ;
ADD H ;
ARHL;
ARHL;
ADDH
STAAP2 ;запоминание
в памяти;программный модуль вычисления выходного
;отсчета
;Yn=Xn-P1n-P2n-P3n
;слагаемые хранятся в ячейке ОЗУ, результат
;вычисления записать в ячейки ОЗУ
LDAAX;Xn-A
LXIH,AP1 ;загрузка адреса произведения
в регистровую;пару HL
SUB М;(A)-([HL])- A
LXIH,AP2 ;загрузка адреса произведения
в регистровую;пару HL
SUB М;(A)-([HL])- A
LXIH,AP3 ;загрузка адреса произведения
в регистровую;пару HL
SUB М;(A)-([HL])- A
STAAY;запоминание
в памятиADI80h;получение смещенного входного
;кода ЦАП
STAPА RF;вывод кода на ЦАП через
;порт РА(РФ55)
;программный модуль сдвига отсчетов
;в памяти
LHLDAX;
SHLDAX1 ;
LHLDAY;
SHLDAY1 ;
RET;возврат из подпрограммы
;обслуживания прерывания
Листинг программного модуля вычисления выходного отсчета.
Fri Apr 23 2004 15:52 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 5005 AP1.EQU 5005H
3 5006 AP2.EQU 5006H
4 5007 AP3.EQU 5007H
5 5000 AX.EQU 5000H
6 5003 AY.EQU 5003H
7 0000 .ORG 0000
8 0000 3A 00 50 LDA AX
9 0003 21 05 50 LXI H,AP1
10 0006 96 SUB M
11 0007 21 06 50 LXI H,AP2
12 000A 96 SUB M
13 000B 21 07 50 LXI H,AP3
14 000E 96 SUB M
15 000F 32 03 50 STA AY
16 0012 C6 80 ADI 80H
17 0014 32 00 08 STA PARF
18 0017 .END
Fri Apr 23 2004 15:52 Page 2
Defined Symbol Name Value References
2 AP1 = 5005 9
3 AP2 = 5006 11
4 AP3 = 5007 13
5 AX = 5000 8
6 AY = 5003 15
Pre CODE 0000 7
Pre DATA 0000
1 PARF = 0800 17
Lines Assembled : 18 Assembly Errors : 0
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 524.
Длительность одного машинного такта равна
TCLKМП=1/FCLKМП=1/(3*106)=0.333 мкс.
Общее время выполнения всей программы
TВЫП.=524*0,333 *10-6=0.175 мс
Длительность периода дискретизации
TД=1/FД=1/(5.5*103)=0,182 мс
Из этого следует вывод, что процессор успвает выполнить подпрограмму обслуживания прерывания за интервал дискретизации TД. То есть рассчитываемое устройство должно работать корректно, при обеспечении соответствующей работы внешнего устройства.
8. Расчет АЧХ устройства для заданных и реальных значений коэффициентов. Оценка устойчивости устройства
Исходя из разностного уравнения фильтра, можно записать выражения для передаточной функции устройства.
Yn=Xn-0.091*Xn-1-0.13*Xn-2-0.98*Yn-2 –
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:
- АЧХ ;в этом выражение
- период дискретизации.Полученная формула для АЧХ справедлива 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 будут другими :
a=0.091(10) ≈ 0.0001011(2)=0.086(10)
b=0.130(10) ≈ 0.0010000(2)=0.125(10)
c=0.980(10) ≈ 0.1111100(2)=0.977(10)
подставив эти значения коэффициентов в разностное уравнение, можно получить выражения для реальной АЧХ фильтра :
Графики АЧХ для заданных и реальных коэффициентов изображены на рис.1 соответственно (пунктиром показаны реальные зависимости). По графикам на рис.2 видно, что реальные и заданные характеристики практически не отличаются.
Рис.1
Рис.2
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.
Заключение
В данном курсовом проекте спроектирован цифровой полосовой 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.
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.