Проектирование микропроцессорного устройства для нахождения параметров полиномиальной функции, аппроксимирующей входной сигнал (основные требования к структуре пояснительной записки)

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К СТРУКТУРЕ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ  ЗАПИСКИ (ПЗ) К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ (КП) по курсу «ОСНОВЫ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ ТЕХНИКИ»

для групп Р-88, Р-29

ОБЩАЯ ТЕМАТИКА – «Проектирование микропроцессорного устройства для нахождения параметров полиномиальной функции, аппроксимирующей входной сигнал»

Основные задачи, решаемые разрабатываемым микропроцессорным устройством (МПУ).

Рассматриваемая условная измерительная система состоит из МПУ, удаленного датчика (не разрабатывается), расположенного на исследуемом объекте,  удаленного, управляемого от МПУ устройства (не разрабатывается) возбуждения колебаний в материале объекта (контакты от устройства подсоединены к объекту).

МПУ управляется интерактивно пользователем посредством матричной кнопочной клавиатуры, результаты отображаются на LED-индикаторе, входящих в состав МПУ.Способ подключения клавиатуры к ОМП МПУ выбрать самостоятельно.  Кроме того, возможно управление МПУ по командам от центральной ПЭВМ, передаваемым в МПУ посредством последовательного канала заданного типа.

Функционирование в рабочем режиме. МПУ периодически во времени (период задается преподавателем – от 0,01 до 0,5с) выдает на внешний исследуемый объект прямоугольные импульсы заданной длительности и амплитуды. Указанные параметры могут меняться вне реального времени в установленных пределах.  Ток возбуждающего импульса в процессе выдачи не меняется и может быть программно задан в пределах 30 – 300 мА (диапазон может быть уточнен у преподавателя).

Каждый из таких импульсов возбуждает в объекте колебания, описываемые некоторой математической функцией(см. задание). Функция должна быть промоделирована и исследована в главе 2 ПЗ. Значение амплитуды возбуждаемого в объекте колебательного процесса, фиксируемого датчиком, прямо пропорционально значению импульсного тока, вырабатываемого от МПУ в нагрузку. Среда передачи токового сигнала - витая пара. Расстояние до объекта составляет не более 15м.

Датчик съема возбуждаемого сигнала находится  на объекте. Структура датчика и параметры не оговариваются. Известны - диапазон изменения значения параметров входного аналогового сигнала на аналоговом входе МПУ, его амплитудно-частотные характеристики (задано математическое описание вида сигнала с указанием диапазона изменения значений параметров функции).

Необходимо обеспечить оптоэлектронную развязку приемо-передающей части проектируемого устройства от входных /выходных линий связи с объектом.

На МПУ возлагаются  задачи:

o  Периодическая генерация импульсного токового сигнала на исследуемый объект с учетом передачи на расстояние и необходимой 4КВ гальванической развязки;

o  Прием от датчика сигнала заданной формы и нормализация сигнала;

o  Аналоговая коммутация каналов (при многоканальном съеме);

o  Аналоговая фильтрация (полосовой фильтр) (рабочий частотный диапазон сигнала согласуется с преподавателем, например, сигнал может находиться в диапазоне частот – от 100 Гц до 10 КГц, форма сигнала – затухающие колебания, размах начальной амплитуды сигнала – до 20В, время затухания до 1% от начальной амплитуды – до  100мс, временной интервал между запускающими импульсами – 0.04с);

o  Аналого-цифровое преобразование сигнала;

o  Нахождение по получаемым от АЦП значениям аппроксимирующего полинома, удовлетворяющего требованиям к погрешности результата. Условно считается, что числовые значения, получаемые с АЦП, это загрубленные «точные» значения, полученные в процессе машинного моделирования функции. Разрядность АЦП выбирается упрощенно - равной или большей разрядности ОМП. Причем,  количество отсчетов и ориентировочное время, затрачиваемое на их просчет, должны быть определены на основании результатов машинного моделирования ( в главе 2) , а также с учетом граничных значений , заданных в задании.

o  В конце текущего (либо в начале следующего) периода  (выбрать самостоятельно) ОМП организует передачу по последовательному каналу в центральную ЭВМ рассчитанных за последний период числовых значений степени полинома, средней арифметической погрешности полученных результатов, временной метки начала и конца просчета.