- •Сокращения
- •Введение
- •1Виды сигналов и цепей
- •1.1Континуальные и дискретные сигналы
- •1.2Линейная цепь с постоянными параметрами
- •1.3Линейная цепь с переменными параметрами
- •1.4Нелинейная цепь
- •2Линейная фильтрация сигнала
- •2.1Классификация фильтров
- •2.2Частотные характеристики фильтров
- •2.3Фильтры второго порядка
- •Фильтры нижних частот
- •Фильтры верхних частот
- •Полосно-пропускающие фильтры
- •Частотно-заграждающие фильтры
- •Частотно-выделяющие фильтры
- •Всепропускающие фильтры
- •2.4Работа т-образного фильтра
- •3Цифровая обработка сигнала
- •3.1Структура цифровых ких и бих фильтров
- •3.2Интегрирование уравнений методом Эйлера
- •3.3Интегрирование уравнений методом Адамса
- •3.4Интегрирование системы уравнений
- •3.5Построение цифровых бих фильтров
- •4Аппаратные средства aTmega 8535 avr
- •4.1Функциональная схема архитектуры
- •4.2Специальные функции контроллера
- •4.3Основные характеристики периферии
- •4.4Память программ и данных
- •4.5Тактовый генератор и таймеры
- •4.6Периферийные устройства
- •4.7Модуль прерываний
- •4.8Порты контроллера
- •4.9Режимы пониженного энегопотребления
- •7.2Вторая часть задания
- •7.3Третья часть задания
- •Заключение Литература
- •Термины и определения
- •Линейные пространства
- •Дифференциальные уравнения
- •Комплексные числа
- •Гармонические функции
- •Законы Ома и Кирхгофа
- •Переходные процессы
- •Сигналы с ограниченной полосой частот
- •Средства пакета MathCad
- •Интерфейс MathCad
- •Построение выражений и их вычисление
- •Стандартные функции
- •Ввод греческих букв
- •Ввод текста
- •Варианты заданий
- •Пример выполнения задания
- •Частотные характеристики фильтра
- •Система дифференциальных уравнений
- •Составление системы уравнений
- •Решение системы средствами Odesolve
- •Система разностных уравнений
- •Решение системы разностных уравнений
- •Сравнение полученных решений
- •Дифференциальное уравнение 3-го порядка
- •Получение дифференциального уравнения
- •Сравнение частотных характеристик
- •Решение уравнения средствами Odesolve
- •Разностное уравнение
- •Решение разностного уравнения
- •Сравнение полученных решений
- •Программирование в среде Code Vision avr
- •Решение системы по разностной схеме
- •Результаты решения системы
- •Выводы по проделанной работе
Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
МОРСКОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Н.С.ПАВЛОВ, Е.В. КОРОТИЦКИЙ, Ю.Е. КОРОТИЦКАЯ
ЦИФРОВАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ
СРЕДСТВАМИ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ
СЕМЕЙСТВА AVR
Учебное пособие
Санкт – Петербург
2009
ББК 32.171
УДК 519.2
Б20
Рецензенты:
Заведующий кафедрой общетехнических дисциплин СПб ВМИ профессор, кандидат технических наук, А.Л. Федоров.
Профессор кафедры прикладной математики и информационных технологий СПб ГПС МЧС России кандидат технических наук, доцент А.Ю. Иванов.
Павлов Н.С., Коротицкий Е.В., Коротицкая Ю.Е.
Б
Цифровая
обработка сигналов в микропроцессорных
системах на платформе AVR:
учеб. Пособие / Н.С. Павлов,
Е.В. Коротицкий, Ю.Е. Коротицкая;
СПбГМТУ. – СПб., 2009. – ???
с.
ISBN ХХХ ХХХ ХХХ ХХ
В пособии изложены основы ……
Пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети».
ББК 22.171
УДК 519.2
ISBN ХХХ ХХХ ХХХ ХХ ©СПбГМТУ,
2009
Сокращения
AVR |
- |
АЦП |
- аналого-цифровой преобразователь |
АЧХ |
- амплитудно-частотная характеристика |
БИХ |
- бесконечно-импульсная характеристика |
ИС |
- интегральная схема |
КИХ |
- конечно-импульсная характеристика |
МК |
- микроконтроллер |
СФ |
- сглаживающий фильтр |
УВХ |
- устройство выборки и хранения |
ФЧХ |
- фазово-частотная характеристика |
ЦАП |
- цифро-аналоговый преобразователь |
ЦФ |
- цифровой фильтр |
ЭК |
- электронный ключ |
Оглавление
Введение 7
1 Виды сигналов и цепей 8
1.1 Континуальные и дискретные сигналы 8
1.2 Линейная цепь с постоянными параметрами 10
1.3 Линейная цепь с переменными параметрами 11
1.4 Нелинейная цепь 11
2 Линейная фильтрация сигнала 15
2.1 Классификация фильтров 15
2.2 Частотные характеристики фильтров 16
2.3 Фильтры второго порядка 21
2.3.1 Фильтры нижних частот 21
2.3.2 Фильтры верхних частот 23
2.3.3 Полосно-пропускающие фильтры 24
2.3.4 Частотно-заграждающие фильтры 26
2.3.5 Частотно-выделяющие фильтры 28
2.3.6 Всепропускающие фильтры 29
2.4 Работа Т-образного фильтра 31
3 Цифровая обработка сигнала 38
3.1 Структура цифровых КИХ и БИХ фильтров 39
3.2 Интегрирование уравнений методом Эйлера 42
3.3 Интегрирование уравнений методом Адамса 46
3.4 Интегрирование системы уравнений 52
3.5 Построение цифровых БИХ фильтров 55
4 Аппаратные средства ATmega 8535 AVR 68
4.1 Функциональная схема архитектуры 68
4.2 Специальные функции контроллера 71
4.3 Основные характеристики периферии 71
4.4 Память программ и данных 71
4.5 Тактовый генератор и таймеры 73
4.6 Периферийные устройства 74
4.7 Модуль прерываний 74
4.8 Порты контроллера 77
4.9 Режимы пониженного энегопотребления 81
5 Средства программирования 83
5.1 Среда языка С++ 83
5.2 Среда симулятора AVR 83
6 Язык программирования С++ 84
6.1 Типы данных 84
6.2 Операции 84
7 Порядок выполнения задания 85
7.1 Первая часть задания 85
7.2 Вторая часть задания 85
7.3 Третья часть задания 85
Заключение 86
Литература 87
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Термины и определения 88
1.1 Линейные пространства 88
1.2 Дифференциальные уравнения 89
1.3 Комплексные числа 94
1.4 Гармонические функции 96
1.5 Законы Ома и Кирхгофа 97
1.6 Переходные процессы 102
1.7 Сигналы с ограниченной полосой частот 105
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Средства пакета MathCad 111
2.1 Интерфейс MathCad 111
2.2 Построение выражений и их вычисление 114
2.3 Стандартные функции 115
2.4 Ввод греческих букв 123
2.5 Ввод текста 124
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Варианты заданий 126
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Пример выполнения задания 141
4.1 Частотные характеристики фильтра 141
4.2 Система дифференциальных уравнений 142
4.2.1 Составление системы уравнений 142
4.2.2 Решение системы средствами Odesolve 144
4.2.3 Система разностных уравнений 145
4.2.4 Решение системы разностных уравнений 146
4.2.5 Сравнение полученных решений 147
4.3 Дифференциальное уравнение 3-го порядка 148
4.3.1 Получение дифференциального уравнения 148
4.3.2 Сравнение частотных характеристик 150
4.3.3 Решение уравнения средствами Odesolve 152
4.3.4 Разностное уравнение 153
4.3.5 Решение разностного уравнения 155
4.3.6 Сравнение полученных решений 155
4.4 Программирование в среде Code Vision AVR 156
4.4.1 Решение системы по разностной схеме 156
4.4.2 Результаты решения системы 159
4.5 Выводы по проделанной работе 159