Проектирование цифрового корректирующего фильтра (стр. 3 из 5)
RAR
SUI1H
RAL
CMA
D1#:RAR
ENDM
;-------------------------------------
;Вывод результата, находящегося в аккумуляторе, в порт.
OUTPUT:MACRO
OUT PORTOUT
ENDM
;-------------------------------------
;Формирование очереди.
OCHARED:MACRO
LHLD XN_3
SHLD XN_4
LHLD XN_2
SHLD XN_3
LHLD XN_1
SHLD XN_2
ENDM
;-------------------------------------
;Подпрограмма изменения знака числа на противоположный.
ENVERT:MACROX,Y
LDAX
CMA
INR A
1B_2B
SHLDY
ENDM
;-------------------------------------
INIT: MACRO
BGN
EI
HLT
ENDM
;-------------------------------------
Основная программа.
ORG 0H
INIT
ORG 38H
JMP A1
ORG 50H
A1:VVXXN
ENVERT XN_1,XN_01
ENVERT XN_3,XN_03
SUMXN,XN_4,S
SUMS,XN_01,S
SUMS,XN_03,S
DELEN4S
SUMS,XN_2,S
2B_1B
DC_OK
OUTPUT
OCHARED
EI
HLT
.END
6. Оценка быстродействия устройства
Быстродействие устройства определяется временем, затрачиваемым микропроцессором на выполнение команд. Время выполнения определяется тактовой частотой микропроцессора и количеством тактов затрачиваемых на выполнение команды.
После прихода команды прерывания RST 7 на МП, выходной отсчет появляется максимум через 840 тактов процессора.
Время выполнения считается с момента прихода импульса дискретизации до выдачи результата y(n).
Твып=Nтактов*Tтакта
Рассмотрим случай самого длинного выполнения.
Твып=870*0.4=348 мкс.
Т.к. в нашем случае используется АЦП нужно учесть задержку при преобразовании сигнала из аналогового в цифровой. Для АЦП К1108ПВ1 задержка составляет порядка 10мкс. Следовательно:
Твып=(Nтактов*Tтакта)+ТЗадАЦП
Твып=348+10=358 мкс
Для нормальной работы устройства необходимо, чтобы фильтр успевал закончить обработку до начала следующего цикла фильтрации. Другими совами частота обработки отсчетов должна превышать частоту дискретизации.
Fо > Fд или То < Тд
Заданная частота дискретизации Fд=6 кГц
Tд=1/Fд=166,7 мкс
.
Быстродействие полученного устройства позволяет обрабатывать данные, приходящие с частотой дискретизации не более 2.8 кГц. Поскольку частота дискретизации входного сигнала Fд=6 кГц проектируемый фильтр будет работать некорректно, поскольку во время обработки очередного отсчёта будет проигнорировано как минимум два последующих отсчета, что приведет к нарушению общего алгоритма фильтрации.
7. Отладка разработанной программы. Результаты отладки
Отладка разработанной программы проводилась на ЭВМ с соответствующим программным обеспечением. По окончании отладки были исправлены логические ошибки и получена работоспособная программа.
Вручную были рассчитаны контрольные точки, а затем проверены на ЭВМ. Проверка дала следующие результаты:
Для упрощения процесса проверки в память введём значения отсчётов X(n-1), X(n-2), X(n-3) и X(n-4). Для проверки работоспособности программы, как с положительными, так и с отрицательными числами, значения отсчётов зададим разных знаков. Т.о. перед выполнением программы в ОЗУ содержатся следующие исходные данные:
| переменные | число | прямой | дополнительный |
| Код | код | ||
| (xn-1) | 10 | 0А | 000Ah |
| xn-2 | 5 | 05 | 0005h |
| (xn-3) | -8 | 88h | FFF8h |
| xn-4 | -12 | 8Ch | FFF4h |
В аккумулятор записываем значение 1С
Вычислим результат вычисления линейно разностного уравнения:
В ходе выполнения программы в ячейки памяти с адресом отсчёта Y(n-2) записывается значение 8h, Значение Y(n-2), выводимое в порт, оказывается равным 4h. Объясняется это переходом перед выводом данных к однобайтовой форме представления чисел.
Т.о. результаты работы программы, с учетом особенностей работы М.П.., полностью совпадают с результатами ручного просчёта.
8. Составление принципиальной схемы устройства и ее описание
При разработки принципиальной схемы следует учесть предъявленные к ней требования, а также для уменьшения стоимости устройства и повышения его быстродействия необходимо стремиться к уменьшению числа используемых микросхем.
В качестве операционного усилителя, который масштабирует и сдвигает входной аналоговый сигнал, возьмём ОУ общего применения марки К140УД14А.
Триггер, обеспечивающий подачу сигнала готовности данных М.П., должен иметь инверсные входы R (вход установки в 0 состояние) и С (тактовый вход). Этим условиям удовлетворяет триггер К555ТМ2. Более подробное его описание приведено в приложении.
Выбор микросхем памяти был описан в п.3. Т.е.
· RAM- KP537РУ17,
· ROM- КA1603РЕ1.
В качестве регистра, служащего портом вывода данных возьмем КР1533ИР23.
Остальные элементы схемы были даны в задании к курсовому проекту. Т.е. М.П. ВМ80А, генератор тактовых импульсов и системный контролер, являющиеся частью комплекта КП580ВМ80А.
Принципиальная электрическая схема корректирующего фильтра приведена в приложении.
9. Заключение.
В данной курсовой работе была построена схема цифрового устройства и разработана программа, обеспечивающая работу данного устройства как цифрового корректирующего фильтра. Цифровые фильтры имеют свои преимущества и недостатки перед аналоговыми.
Аналоговые фильтры физически реализуемы, если в их передаточных функциях степень полинома числителя не выше степени полинома знаменателя. Цифровые фильтры не предъявляют таких ограничений, и, таким образом, они могут иметь характеристики, добиться которых в аналоговых фильтрах невозможно.
К недостаткам цифрового фильтра можно отнести неточность представления коэффициентов вследствие ограниченной разрядности процессора.
Разработанное устройство обладает недостаточным быстродействием см.п.6
Необходимость в высоком быстродействии связана со стремлением обрабатывать в реальном масштабе времени широкополосные сигналы. Из создавшейся ситуации возможны несколько выходов.
1. Уменьшить время выполнения программы за счет реализации некоторых операций, выполняемых программой (перевод из прямого кода в дополнительный, из дополнительного в обратный) аппаратными средствами. Однако это приведет к повышению стоимости устройства , что является нежелательным.
2. Уменьшить частоту дискретизации входного сигнала, но это возможно лишь в том случае, если Fд>Fв, где Fв- верхняя частота сигнала. Если же частота Fд выбрана в соответствии с теоремой Котельникова, т.е. Fд=Fв, уменьшение Fд приведёт к потери информации при восстановлении сигнала.
3. Увеличить тактовую частоту М.П. Однако используемый М.П. ВМ80А не поддерживает увеличение тактовой частоты выше 2.5 МГц.
Анализируя всё выше изложенное можно сделать вывод, что реализовать работоспособное устройство, выполняющее требуемые функции над цифровым сигналом с частотой Fд=6кГц, на базе комплекта КП580ВМ80А невозможно.
10. Список использованных источников
1. Цифровые устройства и микропроцессоры: Методические указания к курсовой работе. /Сост. Н.И.Сальников, -Рязань :РРТИ, 1990. № 1767.
2. Локтюхин В.Н., Лебединская Г.М. Микропроцессорные вычислительные устройства :Методич. указания к курсовой работе./РРТИ. -Рязань, 1988.
3. Щелкунов Н.Н., Дианов А.П. Микропроцессорные средства и системы. -М. :Радио и связь, 1989.
4. Большие интегральные схемы запоминающих устройств :Справочник. /А.Ю.Гордонова, Н.В.Бекин и др.; Под ред. А.Ю.Гордонова и Ю.Н.Дьякова. -М. :Радио и связь, 1990.
5. Федорков Б.Г., Телец В.А. 0 Микросхемы ЦАП и АЦП :функционирование, параметры, применение. -М. :Энергоатомиздат, 1990.
11. Приложение
Описание структурной схемы микросхемы КА1603РЕ1
Микросхема КА1603РЕ1- постоянное запоминающее устройство, предназначенное для хранения и считывания информации, записанной в процессе изготовления микросхемы.
Структурная схема КА1603РЕ1 содержит входной адресный регистр, состоящий из 11 триггеров; дешифратор строк на семь разрядов и дешифратор столбцов на четыре разряда; накопитель, организованный в виде 8 подматриц, каждая из которых содержит 2048 бит. К каждой подматрице подключены отдельные цепи считывания. Кроме того, микросхема содержит схемы управления, которые вырабатывают управляющие сигналы, необходимые для запоминания и дешифрации адреса, а также считывания сигналов информации.
Назначение выводов микросхемы КА1603РЕ1
| Выводы | Назначение | Обозначение |
| 1-8, 19, 22, 23 | Адресные входы | А7-А0, А10, А9, А8 |
| 9-11, 13-17 | Входы-выходы данных | DIO0-DIO2, DIO3-DIO7 |
| 18, 21 | Выбор микросхемы |  |
| 20 | Разрешение по выходу |  |
| 24 | Напряжение питания | Ucc |
| 12 | Общий | 0В |
Таблица истинности микросхем КА1603РЕ1
 |  |  | А0-А10 | DIO0-DIO7 | Режим работы |
| M | M | H | X | Roff | Хранение |
| L | H | H | A | Roff | Хранение |
| L | H | L | A | Данные в прямом коде | Запрет выхода |
M- ЛЮБАЯ КОМБИНАЦИЯ ЛОГИЧЕСКИХ УРОВНЕЙ СИГНАЛОВ, ОТЛИЧНАЯ ОТ
.