3. 2. Формирование аналоговых сигналов

Цифровая информация передается прямоугольными видеоимпульсами. Спектр такого сигнала содержит постоянную составляющую и медленно убывает с ростом частоты по закону sin(x)/x. Передача прямоугольных импульсов по узкополосным каналам связи приводит к искажениям их формы и ошибкам на приемной стороне. Стандартным методом уменьшения занимаемой полосы и, соответственно, искажений при передаче цифровой информации является использование узкополосных сигналов-переносчиков, параметры которых модулируются (манипулируются) цифровыми сигналами. К основным параметрам относятся амплитуда, фаза и частота. При двоичной манипуляции одного параметра сигнал переносит один бит информации, при манипуляции двух параметров (амплитуда и фаза, амплитуда и частота) элементарный сигнал переносит два бита. Для еще большего информационного уплотнения используется многопозиционная модуляция параметра (4 – 8 положений фазы несущей, до 4 уровней амплитуды огибающей, 8 – 16 позиций по частоте). Количество многопозиционных сигналов ограничено различимостью сигналов с соседними позициями на приемной стороне. Сигналы с частотой дискретизации до 20 кГц могут быть сформированы средствами микроЭВМ.

Методы формирования основаны на представлении сигнала совокупностью выборочных значений, хранящихся в ПЗУ, которые последовательно выводятся на ЦАП. Объем выборки определяется частотой дискретизации, достаточной для восстановления непрерывного сигнала интерполирующим фильтром. Разрядность выборочных значений определяет точность формирования амплитуды и ограничена разрядностью ЦАП.

В соответствии со значением текущего модулирующего бита программа формирования выводит записанный в ПЗУ сигнал без изменений или перед выводом производит модификацию очередной выборки.

Амплитудная манипуляция производит пропорциональное уменьшение кода сигнала. Двухпозиционная фазовая манипуляция соответствует изменению знака сигнала, что сводится к инверсии кода. При частотной манипуляции следует запретить вывод в ЦАП некоторого числа выборок, что эквивалентно уменьшению длины массива и дискретному увеличению частоты сигнала.

Ниже приведен пример подпрограммы формирования сигнала с линейно-частотной модуляцией. Для наглядности частота каждого следующего периода синусоиды удваивается. Число периодов сигнала задается в ячейке 30Н.

LFM: MOV DPTR,#TABSIN

MOV R7,#1

MOV R6,#255

K: CLR A

MOVC A,@A+DPTR

MOV P1,A

MOV A,DPL

ADD A,R7

MOV DPL,A

DJNZ R6,K

MOV A,R7

ADD A,R7

MOV R7,A

MOV A,#255

MOV B,R7

DIV AB

MOV R6,A

DJNZ 30H,K

RET

В ПЗУ макета записаны два массива выборок по 256 отсчетов каждая. TABSIN – период синуса, TABMOD – 4 периода синусоидальной несущей с огибающей, сглаженной по закону квадрата синуса. Нулевому уровню сигналов соответствует код 128 (80H).

3. 3. Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с описанием.

2. Отладить и запустить циклическую программу анализа состояния входов порта Р3. Произвести в программе инкремент ячейки 30Н при наличии «0» на входе Р3.3 и декремент при наличии «0» на входе Р3.2. Вывести содержимое ячейки 30Н на экран в десятичном коде с помощью подпрограмм ACCDEC, CRLF и DSEC. Проверить работу программы, кратковременно подключая Р3.3 и Р3.2 к шине «Общий». Модифицировать программу, добавив вывод в Р3.2 инвертированного состояния входа Р3.3. Подключать к шине «Общий» только вход РЗ.3.

3. Отладить и запустить циклическую программу вывода в порт Р1 «бегущей единицы». Направление сдвига задавать входом Р3.2. Управлять частотой сдвига входом Р3.5, обнаруживая перепад 1/0. Подключить к Р3.5 сигнал генератора макета. Наблюдать осциллограммы на выводах порта Р1 и выходе ЦАП1, меняя частоту генератора и сигнал на входе Р3.2.

4. Составить программу формирования на выходе ЦАП1 частотно-манипулированного сигнала с одинаковой длительностью посылок «0» и «1». Использовать массив TABSIN. Логический «0» передавать одним периодом синусоиды, логическую «1» – двумя. Модулирующую информацию вводить, последовательно опрашивая входы Р3.2 ... Р3.5. Соединить один или два входа с шиной «Общий». Наблюдать сигнал на выходе ЦАП1.

5. Составить программу формирования фазоманипулированного сигнала на выходе ЦАП1. В качестве элементарной посылки сигнала использовать массив TABMOD. Модуляция – через входы Р3.2 ... Р3.5.

6. Составить программу формирования амплитудно-манипулированного сигнала с соотношением уровней амплитуд огибающей сигнала 1 : 2. В качестве элементарной посылки сигнала использовать массив TABMOD. Управление модуляцией – через входы Р3.2 ... Р3.5.

7. Вызвать в бесконечном цикле подпрограмму формирования сигнала с линейно-частотной модуляцией (CALL LFM). В ячейку 30Н занести коэффициент изменения частоты формируемого сигнала (3 ... 9). Наблюдать осциллограмму на выходе ЦАП1. Написать комментарии к подпрограмме LFM.