МИНОБРНАУКИ РФ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

“Санкт-Петербургский Государственный Морской Технический Университет”

(СПбГМТУ)

кафедра морских информационных систем и технологий

(50)

Курсовой проект.

По дисциплине «микропроцессорные устройства управления роботами и их ПО»

На тему:

«Обработка сигналов в микропроцессорной среде»

Выполнил:

студент группы 3480

Захаров П.А.

Проверил:

Коротицкий Е.В.

Санкт-Петербург, 2013г

Оглавление

1. Постановка задачи. 4

2. Математическая часть. 5

2.1. Составление системы интегро-дифференциальных уравнений фильтра относительно переменных i₁,i₂,i_3. 5

2.2. Определение независимых и зависимых начальных условий. 6

2.3. Преобразование системы уравнений к нормальному виду (к системе линейных неоднородных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами). 7

2.4. Решение системы уравнений средствами MathCAD. Построение графика i₃(t) решений системы. 8

2.5. Построение амплитудно-частотной характеристики(АЧХ и ФЧХ) передаточной функции фильтра, средствами пакета MathCAD, для заданных значений сопротивлений, емкостей и индуктивностей. 10

3. Реализация. 12

3.1. Получение системы разностных уравнений из системы дифференциальных уравнений. 12

3.2. Построение графиков решений системы разностных уравнений i₁,i₂,i₃, средствами пакета MathCAD (при заданном числе шагов интегрирования steps и временном интервале Δt). 14

3.3. Сравнение полученных решений. 15

4. Общие сведения. 16

4.1. Система обозначений микроконтроллеров AVR. 16

4.2. Архитектура микроконтроллера ATmega8535. 17

4.2.1. Архитектура ядра микроконтроллера ATmega8535. 18

4.2.2. Цоколевка микроконтроллера ATmega8535. 20

4.2.3. Структурная схема микроконтроллера ATmega8535. 24

4.2.4. Работа с портами ввода-вывода. 25

5. Программирование в среде CodeVision AVR. 27

5.1. Решение системы по разностной схеме. 27

5.2. Результаты решения системы. 34

5.3. Проверка адекватности решений. 35

6. Блок схема алгоритма работы программы. 37

7. Выводы. 39

8. Список литературы. 40

1. Постановка задачи.

Рис. 1. Схема фильтра.

R1=1.2

R2=10.5

R3=0.5

R_n=1.9

C1=0.1

C2=0.01

L3=0.06

U_C1(0)=0

U_C2(0)=0

i3(0)=0

ЗАДАНИЕ: Смоделировать работу фильтра (Рис. 1) с использованием микроконтроллера ATMEGA 8535 в среде CodeVision AVR.

2. Математическая часть.

   1. Составление системы интегро-дифференциальных уравнений фильтра относительно переменных i₁,i₂,i_3.

Составим уравнения, описывающие работу фильтра (Рис. 1). Интегро-дифференциальные уравнения составляются по законам Кирхгофа.

• 1 уравнение составлено по узлу

• 2,3,4 интегро-дифференциальные уравнения составлены по контурам

2. Определение независимых и зависимых начальных условий.

Независимые начальные условия определяем из предположения о равенстве нулю напряжений на всех конденсаторах и токов во всех катушках индуктивности в момент времени t=0.

Определим зависимые начальные условия

3. Преобразование системы уравнений к нормальному виду (к системе линейных неоднородных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами).

Дифференцируя, левые и правые части составленных интегро-дифференциальных уравнений, получим систему линейных неоднородных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами.

Оставив два из трех уравнений и введя дополнительную переменную i₃₃(t), получим нормальную систему линейных неоднородных уравнений с постоянными коэффициентами

4. Решение системы уравнений средствами MathCAD. Построение графика i₃(t) решений системы.

Система уравнений, состоящая из трех дифференциальных уравнений и одного алгебраического, с указанными начальными условиями, решается средствами пакета MathCAD.

Для решения используется функция пакета Odesolve.

Графики решений системы уравнений (t-переменная интегрирования) получены при следующих условиях:

• Δt (dlt)=0.0252 c. Шаг;

• steps=100 Число шагов;

• T1=dlt*steps=2.52 c. Время интегрирования;

• e(t) это единичное воздействие.

Графики представлены на рис.2.

Given

Рис. 2. Результаты интегрирования. Процедура odesolve.