Московский авиационный институт
(государственный технический университет)
Кафедра 301
Курсовая работа
на тему:
«Цифровая фильтрация аналоговых сигналов»
Выполнил: студент гр. 03-405
Мирошниченко А.Г.
Принял:
Можаев В.А.
Москва, 2012
Содержание
1. Задание...............................................................................................................3
2. Принцип работы проектируемого устройства............................................4
3. Математическая модель вычислительного устройства ...........................5
4. Блок-схема алгоритма работы устройства.................................................8
5. Описание принципиальной электрической схемы..........................................9
5.1 Вычислительное устройство................................................................11
5.2 Мультиплексор……………………………………………………………….13
5.3 Цифро-аналоговый преобразователь..................................................14
5.4 Расчет выходного усилителя …………………………………………….15
6. Описание программы......................................................................................16
7. Исходные коды программ...............................................................................17
9. Список использованной литературы...........................................................18
Задание
Разработать программу, реализующую фильтр верхних частот первого порядка с частотой среза 0,1 Гц и с усилением 1.
По заданной структурной схеме разработать принципиальную электрическую схему цифровой системы, обрабатывающей сигналы с датчиков по разработанной программе
Датчик 1
Вычислительное
устройство
ЦАП
Мульти-плексор
Датчик 2
Вычислительное
устройство
ЦАП
Датчик 3
Вычислительное
устройство
ЦАП
Блок контроля
ОУ
Рис. 1.1 Структурная схема устройства
Дополнительные требования к системе:
Блок контроля сравнивает результаты вычислений в каналах;
если сигнал в первом канале отличается от других более чем на 5%, то мультиплексор коммутирует на выход резервный канал;
Электрические характеристики системы:
сигнал на выходах датчиков изменяется в пределах 0÷5 В;
разрядность ЦАП: 12 битов;
напряжение на выходе регулятора ±5 В;
выходной ток регулятора: 2 А.
Принцип работы проектируемого устройства
Центральными элементами рассматриваемой схемы являются вычислительные устройства - микропроцессоры, которое реализуют цифровой эквивалент непрерывной передаточной функции.
На вход каждого вычислительного устройства поступает «свой» аналоговый сигнал с выходов датчиков, подключенных к объекту управления. Использование трех каналов с датчиков позволяет повысить надежность системы, так как программа контроля, реализованная в блоке контроля, сравнивая средний сигнал датчиков с сигналами датчиков каждого канала, определяет неисправный датчик.
Сигнал с каждого датчика поступает на соответствующий вход АЦП в микропроцессоре, где происходит преобразование входного сигнала и вычисляется значение выходного сигнала по уравнению, соответствующему фильтру высоких частот первого порядка с частотой среза 0,1 Гц и с усилением 1.
Полученные значения выходных сигналов поступают на внешние ЦАП. Сигнал с ЦАПов поступает на соответствующие входы мультиплексора, управляемого блоком контроля. При возникновении неисправности какого-либо датчика, этот датчик исключается из схемы контроля.
Из выхода мультиплексора сигнал подаётся на объект управления.