Реализация цифрового фильтра нижних частот (стр. 2 из 5)
Поэтому для перехода фильтра в рабочий режим, сначала необходима его настройка (инициализация).
3. Разработка и описание общего алгоритма функционирования устройства
Общий алгоритм функционирования фильтра представлен на рисунке 2.Работа фильтра начинается с подачи питания на дифференцирующую цепь RC, которая формирует импульс сброса RST, устанавливающий МК в исходное состояние и обнуляющий программный счетчик. Следовательно, программа инициализации должна начинаться с нулевого адреса. Программа инициализациивключает в себя настройки аппаратных и программных модулей МК и МП -системы на заданные режимы функционирования и с определенными параметрами:
1. Настройка Т/С0 на частоту дискретизации
, в режиме 22. Настройка портов: РВ БИС РУ 55-на ввод данных, РВ БИС РФ 55-на вывод данных
3. Запуск Т/С0 для формирования непрерывной последовательности импульсов с частотой
4. Настройка прерываний: разрешаются внутренние прерывания от Т/С0, которые используются для программного формирования импульса запуска внешнего источника входного кода, и внешние прерывания от входа
- для запуска выполнения рабочей программы фильтра.5. Организовать стек.
Программа инициализации завершается остановом МП-системы. Из состояния останова МК выводится внутренним сигналом прерывания от Т/С0. По данному прерыванию выполняется программный модуль формирования импульса запуска внешнего источника данных, после чего МК снова переходит в состояние останова и находится в нем до следующего прерывания по входу
сигналом готовности входного кода. То есть выполнение рабочей программы фильтра, по сути, является реакцией на прерывания.
Рис. 2. Общий алгоритм функционирования фильтра.
4. Обоснование построения аппаратной части устройства
Основой аппаратной части устройства является набор БИС КР1830ВЕ31, КР1821РФ55, КР1821РУ55.
1. КР1830ВЕ31- микроконтроллер, выполненный по комплементарной МОП технологии (КМОП);
2. КР1821РФ55- ПЗУ с двумя портами ввода/вывода, работающими в режиме простого обмена;
3. КР1821РУ55- микросхема, в состав которой входят: ОЗУ, таймер, два 8-разрядных (РА и РВ) порта ввода/вывода и один 6-разрядный порт (РС).
Выходной сигнал должен иметь аналоговый вид, для преобразования цифрового кода в аналоговый сигнал, используя ЦАП типа AD9708.Микросхема AD9708 представляет собой 8-разрядный ЦАП, построенный по схеме на транзисторных источниках тока, весовые токи формируются с помощью матрицы R-2R. В качестве опорного источника напряжения может выбираться либо внутренний – с напряжением +1,2 В, либо – внешний.Для обеспечения требуемого размаха напряжения ±5 В, к токовым выходам ЦАП подключаем операционный усилитель.
5. Разработка и отладка программы на языке команд микропроцессора
Рабочая программа фильтра разрабатывается на основе алгоритма функционирования устройства.Для настройки таймера/счетчика Т/С0, в качестве таймера, на работу в непрерывном режиме 2 (без блокировки сигналом
и с перезагрузкой после каждого цикла счета) необходимо управляющие биты GATE0=0, C/ 
=0 и код режима 10 записать в состав управляющего слова (константа #02) для регистра TMOD при инициализации – команда MOV 89, #02. | Управляющее слово для регистра TMOD (прямой адрес 89) | |||||||
| TMOD.7 | TMOD.6 | TMOD.5 | TMOD.4 | TMOD.3 | TMOD.2 | TMOD.1 | TMOD.0 |
| GATE 1 | C/  1 | M 1.1 | M 0.1 | GATE 0 | C/ 0 | M 1.0 | M 0.0 |
| X(0) | X(0) | X(0) | X(0) | 0 | 0 | 1 | 0 |
Для обеспечения требуемой частоты дискретизации
, при инициализации, константа #8Е должна быть записана в регистр TH0 – команда MOV 8C, #8Е.Пуск Т/С0 производится путем установке в управляющем регистре TCON битаTR0=1. Команда SETB 8C.Для настройки порта РВ БИС РУ55 на ввод данных надо в состав регистра управляющего слова записать константу #00.
| Управляющее слово для РУС БИС HE 55 (адрес 7000) | |||||||
| D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
| TM2 | TM1 | IE B | IE A | PC2 | PC1 | PB | PA |
| x(0) | x(0) | x(0) | x(0) | x(0) | x(0) | 0 | x(0) |
При инициализации – команды MOVA, #00, MOVDPTR, #7000, MOVX @DPTR, A.
А для настройки порта РВ РФ 55 на вывод данных надо в регистр направления передачи порта РВ записать 1. При инициализации – команды MOVA, #01,MOVDPTR, #0803, MOVX @DPTR, A.
Формирование импульса запуска внешнего источника данных выполняется по прерывания от флага TF0, устанавливающегося при переполнении Т/С0. Подпрограмма обработки прерывания от флага TF0 имеет стартовый адрес 000В и содержит команды: CLR 90, SETB 90(сброс и установка бита по линии Р1.0).
Настройка прерываний необходима, так как в результате сброса МК все прерывания запрещены (управляющий регистр IEобнуляется). В первую очередь необходимо разрешить прерывания вообще (бит EA=1), также разрешить прерывания от Т/С0 (бит ET0=1) и по входу
(бит EXO=1). | Управляющее слово для регистра IE (прямой адрес А8) | |||||||
| IE 7 | IE 6 | IE 5 | IE 4 | IE 3 | IE 2 | IE 1 | IE 0 |
| EA | — | — | ES | ET1 | EX1 | ET0 | EX0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
При инициализации – команда MOVA8, #83.
Переопределять приоритеты прерываний не требуется, так как в результате задержки преобразования внешним устройством аналогового сигнала в цифровой код, запросы на прерывания от Т/С0 и по входу
по времени не совпадают(в результате сброса МК управляющий регистр IP – обнуляется).Распределение памяти ОЗУ (КР1830ВЕ31).
70h-7Fh- стек;
30h, 31h, 32h – хранение отсчетов
, 
, 
;40h, 41h – хранение выходных отсчетов
, 
;50h, 51h – хранение отсчетов
, 
.Распределение памяти ПЗУ (КР1821РФ55).
0000h – команда перехода к программе инициализации по сигналу RST
0003h – команда перехода к программе вычисления и выводавыходного отсчета по сигналу на входе
;000Bh – команда перехода к программе формирования импульса внешнего источника данных по сигналу переполнения от Т/С0;
00A0h … 00СFh – программа инициализации;
00D0h … 00FFh – программа формирования импульса запуска внешнего источникаданных;
0100h … 07FFh – программа вычисления и вывода выходного отсчета на ЦАП.
Текст программы
Программа "Цифровой фильтр (нижних частот)
Автор: Дмитриев Александр Юрьевич
Дата: 12 мая 2007 года
Разностное уравнение:
Определение символических имен операндов
B0: .EQU 90h ;линия для вывода импульса запуска внешнего ;источника данных
PBRU: .EQU 7002h ;порт РВ РУ 55
RGRU: .EQU 7000h ;регистр управляющегослова РУ 55
SRU: .EQU 00h ;управляющее слово длянастройки порта РВ РУ 55
PBRF: .EQU 0801h ;порт РВ РФ 55
RGRF: .EQU 0803h ;регистр направленияпередачи порта РВ РФ 55
SRF: .EQU 01h ;управляющее слово длярегистра направленияпередачи порта РВ РФ 55
TMOD: .EQU 89h ;регистр управления Т/С
STMOD: .EQU 02h ;управляющее слово длянастройки Т/С0
TH0: .EQU 8Ch ;старший байт Т/С0
STH0: .EQU 8Eh ;управляющее слово длязадания частоты переполнения Т/С0
TR0: .EQU 8Ch ;управляющий бит пуска Т/С0
IE: .EQU A8h ;регистр управления прерываниями
SIE: .EQU 83h ;управляющее слово длянастройки прерываний
B: .EQU F0h ;регистр В
k1: .EQU F8h ;коэффициент
=0,97k2: .EQU D6h ;коэффициент
=0,8394Km: .EQU 5Bh ;коэффициент масштабирования
X: .EQU 30h ;ячейка хранения отсчета
X1: .EQU 31h ;ячейка хранения отсчета
X2: .EQU 32h ;ячейка хранения отсчета
Y: .EQU 40h ;ячейка хранения отсчета
Y1: .EQU 41h ;ячейка хранения отсчета
P1: .EQU 50h ;хранение отсчета
P2: .EQU 51h ;хранение отсчета
