Содержание пояснительной записки

1. Постановка задачи (введение) стр.2

2. Формализация задачи (определение функции аппаратной части и программы и способов их реализации) стр.3

3. Разработка и описание общего алгоритма функционирования фильтра стр.10

4. Обоснование построения аппаратной части фильтра стр.12

5. Разработка и отладка программы на языке команд МК стр.15

6.Составление электрической принципиальной схемы и описание функционирования фильтра стр. 26

7. Расчет быстродействие фильтра стр.27

8. Анализ характеристик фильтра для заданных и реальных значений коэффициентов (нули и полюса, АЧХ, ФЧХ, оценка устойчивости) стр.28

9. Заключение (оценка результатов проектирования) стр.30

10. Список использованных источников стр.31

11. Перечень графических материалов: схема электрическая принципиальная

1. Постановка задачи (введение)

В радиотехнике широкое применение находят устройства и методы цифровой обработки сигналов. Основным устройством является микропроцессор (МП), применение которых целесообразно в тех случаях, когда реализация определённых функций радиотехнической системы на «жёсткой логике» требует большого количества микросхем. Применение МП в радиотехнических устройствах существенно улучшает их технико-экономические показатели (потребление энергии, габариты, стоимость и т. д.), открывает широкие возможности реализации сложных алгоритмов цифровой обработки сигналов.

В ТЗ на КП частота дискретизации, разрядность данных, типы основных БИС заданы. Заданы также разностное уравнение и значения коэффициентов, которые определяют частотные характеристики фильтра.

Задачей проекта является:

• разработка принципиальной электрической схемы фильтра;

• разработка рабочей программы, обеспечивающей управление всеми БИС, входящими в состав фильтра, и реализацию заданного разностного уравнения;

• анализ характеристик спроектированного фильтра и влияние на них конечной разрядности представления данных и коэффициентов.

Проектирование цифрового фильтра по заданию включает следующие этапы:

1) Составление функциональной схемы, раскрывающей общий принцип работы фильтра, взаимодействие аппаратной и программной частей;

2) Анализ состояния аппаратной части и программы после включения питания, по сигналу общего сброса;

3) Выполнение настроек в аппаратной части и программе для правильного (предусмотренного поставленной задачей) функционирования фильтра;

4) Анализ работы фильтра в рабочем цикле, конкретизация и детализация функционирования аппаратных и программных модулей;

5) Разработка общего алгоритма функционирования фильтра;

6) Разработка рабочей программы фильтра;

7) Расчёт быстродействия фильтра.

2. Формализация задачи (определение функций аппаратной части и программы и способов их реализации)

Формализация задачи при выполнении всех этапов проектирования предполагает представление выполнение функций фильтра на языке логических и математических связей, в виде логических, математических моделей. Задачей формализации является согласование структурное, логическое, алгоритмическое, электрическое всех аппаратных и программных модулей устройства, обеспечивающее разработку работоспособной электрической схемы (аппаратная часть) и работоспособной программы фильтра, согласованной с аппаратной частью.

0. Функциональная схема цифрового фильтра

Рис.1 Функциональная схема цифрового фильтра

^{В качестве БИС АЦП выбрана модификация AD7892AN - 3, для которой диапа­зон изменения напряжения на входе АЦП равен (-10...+10) В. Для чтения результата преобразования входного напря­жения выбран параллельный способ (параллельный интерфейс), как более быстрый и простой (для программной реализации). Поэтому на вывод MODE подано напряжение +5 В. Напряжение +5 В на выводе STANDBY задает стандартный (нормальный) режим энергопотребления.}

^{Для работы АЦП выбран внутренний источник опорного напряже­ния, поэтому вывод REF O/I оставлен свободным. Вход Vin2 остается непод­ключенным (внутри БИС он никуда не подсоединен). Напряжение UВХ подаётся непосредственно на вход Vin1 , поскольку АЦП содержит внутреннюю схему выборки хранения (СВХ). Реализация алгоритма последовательных приближений осуществляется под управлением внутреннего тактового генератора, поэтому внешние тактовые импульсы для работы АЦП не требуются.}

^{Пуск АЦП выполняется путём подачи импульса нулевого уровня на вывод CONVST по сигнальной линии START из МП-системы, поскольку БИС AD7892AN-1 всегда выбрана (вывод CS - заземлен). Импульсы с частотой дискретизации F}_Д ^{= 1150 Гц для запуска АЦП должны формироваться в МП-системе. Определим для этой функции внутренний аппаратный узел МК - таймер/счётчик Т/С0. Для вывода импульсов запуска АЦП из МК назначим вывод Р1.6 порта Р1 БИС КР1830ВЕ31 (по линии START сигнальной шины В рис.1)}

^{Числовые значения отсчётов (двоичные коды), получаемые путем преобразования входного напряжения, в режиме параллельного интерфейса поступают с частотой дискретизации F}_Д ^{на выводы DB0...DB11. Поскольку, в соответствии с ТЗ, разрядность данных равна 8, параллельная шина для чте­ния данных XD0... XD7 подключена к старшим выводам чтения 12-разрядного кода отсчета - DB4...DB11. Младшие разряды DB0...DB3 - теря­ются.}

^{Готовность кода для отсчёта входного напряжения обозначает им­пульс нулевого уровня на выводе ЕОС, вырабатываемый АЦП после каж­дого цикла преобразования. Импульсы ЕОС , следующие с частотой дис­кретизации F}_Д ^{= =1150Гц, по сигнальной линии FIN поступают в МП-систему для инициирования операций чтения кода из АЦП с такой же частотой.}

^{Д ля ввода кода текущего входного отсчёта (x}_n^{) и запуска цикла вычисления кода текущего выходного отсчёта (у}_n^{) определим режим преры­ваний МК по линии запроса внешних прерываний INT1.}

В цикле чтения данных из АЦП процессор вырабатывает управляющий строб для копирования кода отсчёта x_n. Управляющий строб по сиг­нальной линии RD поступает на вывод RD БИС AD7892AN - 1. В соответствии с требованием ТЗ определим, что код отсчёта x_n (XDO... XD7) копируется в аккумулятор процессора через порт РА БИС КР1821РФ55 - по линиям шины С, в режиме простого ввода без квитирования.

Вывод (копирование) кода выходного отсчета yn (YD7… YD0) во входной буферный регистр ЦАП определим через порт PA БИС КР1821РФ55, в режиме простого вывода. Запись кода yn в регистр ЦАП выполняется при поступлении нарастающего фронта управляющего строба WR на вход синхронизации CLOK. Управляющий строб записи вырабатывается процессором в каждом машинном цикле записи данных во внешнее устройство.

Настройки выводов БИС АD9708

Вывод SLEP заземлён- работа в нормальном режиме энергопотребления. Вывод REFLO заземлён, вывод REFIO через конденсатор С=0.1 мкФ соединен с аналоговой землей –используется внутренний источник опорного напряжения +1,2 В для получения весовых токов ЦАП. Резистор Rset на входе FS ADJ задает максимальное значение выходных токов ЦАП. Наличие конденсаторов, подключенных к входам СОМР1 и СОМР2, обусловлено требованиями подавления внутренних шумов и надежной работы переключателей тока в ЦАП.

Преобразование выходных токов IoutA и IoutB в выходные напряжения в униполярном режиме работы выхода осуществляется с помощью резисторов нагрузки Rнa и Rнв. Знакопеременное выходное напряжение

Uвых=-20В…+20В получается с помощью операционного усилителя с дифференциальным включением входов.