Разработка цифрового фильтра

p3n=0.98yn-2) и сохранить их в памяти. Следовательно, 8 ячеек ОЗУ (РУ55) при составлении программы необходимо определить для хранения данных в текущем цикле обработки входного сигнала. После вычисления выходного и записи в ОЗУ, перед приемом нового входного отсчета, необходимо сдвинуть отсчеты всех выборок в памяти, (n-1) - й отсч

ет на место (n-2)-ого, а n -й на место (n-1)-ого. В результате вычисления разностного уравнения, можно получить результат, выходящий за пределы (-1,+1). Для исключения переполнения разрядной сетки, введем масштабирование входных отсчетов, путем умножения на коэффициент масштабирования < 1, при котором вычисление разностного уравнения никогда не дает недопустимого результата. Коэффициент получим, предположив, что отсчеты в разностном уравнении принимают максимальные значения (- 1, + 1) и такие знаки, при которых слагаемые разностного уравнения складываются по модулю, то есть складываются по модулю коэффициенты.

yn max=1+0.091+0.13+0.98=2.201

KM=1àyn max=0.454

Реальные значения коэффициентов разностного уравнения и коэффициента отличаются от заданных, вследствие ограничения длины разрядной сетки, по этой причине форма и параметры реальных частотных характеристик фильтра (АЧХ, ФЧХ) отличаются от расчетных. Могут также нарушаться условия устойчивости фильтра.

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)

KM=0.454(10) ≈ 0.0111010(2)=0.453(10)

Алгоритм умножения на коэффициент (на константу без знака) целесообразно реализовать программным способом на основе алгоритма умножения вручную: арифметические сдвиги множимого вправо, соответствующие позициям единиц множителя, и накопление суммы частичных произведений. Разряды множимого, выходящие в результате сдвига за границу разрядной сетки, теряются.

Согласование кода МП и кода ЦАП необходимо, так как по заданию входной код – дополнительный, Вычисленный отсчет , перед выводом на ЦАП суммируется с константой 10000000(2). Вывод данных на ЦАП целесообразно осуществлять через порт PA (РФ55), этот порт имеет выходной буферный регистр, в котором отсчет хранится в течение всего интервала дискретизации.

Опорное напряжение для ЦАП UОП в схеме четырехквадрантного умножения определяет диапазон изменения напряжения на выходе фильтра UВЫХ. Задание на КП требует обеспечить изменение выходного напряжения в диапазоне – 1… + 1 В. Поэтому примем UОП = - 1 В.

Исходное состояние аппаратной части и программы фильтра устанавливается при включении питания по сигналу аппаратного узла сброса.

При этом:

q программный счетчик (ВМ85) принимает нулевое значение;

q сбрасывается флаг разрешения прерываний (ВМ85);

q все линии портов PA и PB (РФ55) настраиваются на ввод;

q порты PA, PB, PC (РУ55) настраиваются на ввод данных в режиме простого обмена данными;

q таймер (РУ55) останавливается;

q содержимое ячеек ОЗУ и буферных регистров портов (РУ55) сохраняется.

3. Разработка общего алгоритма функционирования фильтра

Общий алгоритм функционирования фильтра строится на основе выводов и определений, сделанных при анализе задачи, и включает в себя все функции устройства, реализуемые аппаратно и реализуемые программно. Он содержит также все сигналы и сообщения, необходимые для взаимосвязи аппаратно-реализуемых и программно-реализуемых операций.

При подаче питания, схема сброса формирует импульсы сброса, который обнуляет счетчик команд МП и инициирует формирование импульса сброса RESET для установки МП - системы в исходное состояние. Запускается программа инициализации МП – системы, которая должна начинаться с нулевого адреса. При инициализации:

q в указатель стека SP записывается начальный адрес, с которого начинается стек;

q порт PA (РФ55) настраивается на ввод данных ; в регистр направления передачи записывается управляющее слово;

q таймер настраивается на период переполнения, равным в режиме 3;

q порт PA (РУ55) настраивается на ввод ;

q пуск таймера;

q настройка режима прерывания.

Программа инициализации завершается остановом МП. Из состояния останова МП выводится сигналом INTRA, поступающим на вход RST 5.5 МП. Последующие операции выполняются под управлением рабочей программы фильтра. Выполнение рабочей программы - это реакция на прерывание, поэтому после обслуживания прерываний по команде возврата из подпрограммы МП возвращается в состояние останова.

4. Обоснование аппаратной части устройства

Основой аппаратной части устройства является набор К1821, в состав которого входят три микросхемы:

q К1821ВМ85 – микропроцессор;

q КР1821РФ55 – ПЗУ с двумя портами ввода/вывода, работающими в режиме простого обмена;

q КР1821РУ55 – ОЗУ, таймер и два направленных порта ввода/вывода. Выходной сигнал должен иметь аналоговый вид, для преобразования цифрового кода в аналоговый сигнал, используется ЦАП типа К572ПА1.

Микросхема ЦАП К572ПА1 преобразует 10 – разрядный входной параллельный двоичный код в ток на аналоговом выходе, пропорциональный значениям кода и опорного напряжения.

Для преобразования кода в ток используют внешний источник опорного напряжения и матрица резисторов R – 2R.

К выводу ЦАП подключается операционный усилитель (К140УД8).

5. Разработка и отладка программы на языке команд микропроцессора

Рабочая программа разрабатывается на основе алгоритма функционирования устройства. Порт PВ РУ 55 настраивается на вывод при помощи управляющего слова имеющего вид: , которое необходимо записать в регистр направления передачи порта.

Для настройки таймера на период переполнения в третьем режиме работы необходимо в младший байт таймера записать 21h, а в старший байт таймера записать C2h.

Порт PA РУ 55 настраивается на ввод данных в режиме обмена, а также запускается таймер. Для этого управляющее слово записывается в регистр управляющего слова.

Формат управляющего слова:

 Скачать реферат