Реализация цифрового фильтра нижних частот (стр. 5 из 5)
7. Расчёт быстродействия устройства
Быстродействие фильтра в рабочем режиме оценивается как время, необходимое для обработки прерывания микропроцессора. Рабочая программа фильтра линейная, поэтому общее число машинных циклов, требуемых для выполнения программы, получили как сумму машинных циклов всех последовательно выполняемых команд, составляющих рабочий цикл процессора.
Количество машинных циклов с момента поступления запроса на прерывание по входу
до выхода на метку STOP равно 78. Период дискретизации равен 
. Длительность машинного цикла 
, следовательновремя выполнения программы равно 78
=78 мкс, что меньше чем период дискретизации, т.е. условие фильтрации в реальном времени выполняется.8. Расчёт АЧХ и ФЧХ устройства для заданных и реальных значений коэффициентов. Оценка устойчивости устройства
Разностное уравнение имеет вид:
В общем виде уравнение проектируемого фильтра можно представить в виде:
Коэффициенты имеют следующие значения:
; 
; 
; 
; 
В z-плоскости свойства цифрового фильтра описывает передаточная функция H(z), которая при однокаскадной структуре и для приведенного выше разностного уравнения имеет вид:
H(z)=
;при 
,где Т= 
( 
)Из-за ограничения разрядной сетки передаточные функции для реальных и заданных значений коэффициентов будут отличаться.
Передаточная функция для заданных значений коэффициентов:
Передаточная функция для реальных значений коэффициентов будет иметь вид:
Модуль H(f) даст АЧХ, а аргумент ФЧХ. Построим графики АЧХ и ФЧХ для заданных и реальных значений коэффициентов:
Амплитудно-частотные характеристики фильтра
В увеличенном масштабе
Фазо-частотные характеристики фильтра (в градусах)
В увеличенном масштабе
Оценка устойчивости фильтра.
Если все полюса передаточной функции
,т.е. корни уравнения
лежат внутри круга единичного радиуса с центром в точке z=0, то фильтр будет устойчив.Решая уравнение, получим один полюс
= 
, он меньше единицы, следовательно, фильтр устойчив.Заключение
В данном курсовом проекте было разработано цифровое устройство. Также была разработана программа, обеспечивающая работу данного устройства как цифрового фильтра нижних частот, определен общий алгоритм функционирования устройства. Устройство имеет высокое быстродействие и в полной мере удовлетворяет требованиям технического задания, получены частотные характеристики проектируемого фильтра. С учетом выводов, сделанных в процессе определения функций устройства и способов их реализации, выбрана необходимая элементная база и составлена электрическая принципиальная схема цифрового фильтра. Аппаратная часть по возможности была минимизирована, а программа оптимизирована, что обеспечивает работу устройства в реальном масштабе времени.
Список использованных источников
1. Цифровые устройства и микропроцессоры: Методические указания к курсовому проекту / Рязан. гос. радиотехн. университет; Сост. Н.И.Сальников. Рязань, 2006.
2. Цифровые устройства: Методические указания к курсовому проекту по дисциплине "Цифровые устройства и микропроцессоры" / Рязан. гос. радиотехн. акад.; Сост. Н.И.Сальников. Рязань, 2002, № 3389.
3. Сальников Н.И. Микроконтроллеры 8051 в устройствах управления радиоэлектронных приборов: Учеб. пособие. Рязан. гос. радиотехн. акад. Рязань, 1998.
4. Соколов Ю.П. Микроконтроллеры семейства МСS-51: архитектура, программирование, отладка: Учеб. пособие. Рязан. гос. радиотехн. акад. Рязань, 2002.
5. Щелкунов НН., Дианов А.П. Микропроцессорные средства и системы. М.: Радио и связь, 1989.
6. Интегральные микросхемы: Микросхемы для аналого-цифрового преобразования и средств мультимедиа. Выпуск 1. М.: ДОДЭКА, 1996.
7. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. СПб.: БХВ-Петербург, 2001.
8. Солонина А.И., Улахович ДА., ЯковлевЛ.Н. Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналов. СП6.: БХВ-Петербург, 2001.