Проектирование специализированного микропроцессорного устройства, работающего в реальном времени и выполняющего необходимый набор и необходимую последовательность операций над входным сигналом для его обработки по принципу сглаживающего фильтра

Содержание.

Введение                                                                                                        4

Анализ и формализация задачи                                                                  5

Общий алгоритм функционирования устройства и его описание          7

Обоснование аппаратной части устройства                                              10

Разработка и отладка программы на языке команд микропроцессора   11

Составление принципиальной схемы устройства и ее описание            14

Оценка быстродействия устройства                                                           15

Заключение                                                                                                   16

Список использованных источников                                                         17

Приложение                                                                                                  18

Введение.

            Курсовая работа предусматривает проектирование специализированного микропроцессорного устройства, работающего в реальном времени и выполняющего необходимый набор и необходимую последовательность операций над входным сигналом для его обработки по принципу сглаживающего фильтра.

Фильтр должен быть выполнен на основе МП комплекта К1821 при использовании ЦАП 572ПА2. МП комплект К1821 состоит из микросхем: К1821ВМ85 - микропроцессор, К1821РФ55 – ПЗУ (емкость – 2 Кб; два 8-разрядных порта ввода-вывода), К1821РУ55 – ОЗУ (емкость –256 байт; два 8-разрядных и один 6-разрядный порты ввода-вывода, встроенный счетчик-таймер).

Проектируемое устройство, его базовая конфигурация должны содержать минимальные аппаратные и программные средства, достаточные для выполнения поставленной выше задачи обработки.

Анализ и формализация задачи.

Особенность цифрового фильтра состоит в том, что преобразование выполняется не над непрерывным сигналом, а над входной цифровой последовательностью. Выполняемое аналоговым фильтром преобразование может быть описано с помощью передаточной функции. Передаточная функция цифрового сглаживающего фильтра определяется выражением

            Структурная схема фильтра имеет следующий вид:

Здесь Xn – входные отсчеты, Yn – выходные отсчеты, b и С – коэффициенты,

Результатом анализа данной схемы является уравнение

С учётом коэффициентов (b0-b5,С) уравнение примет вид

Для хранения входных, выходных отсчетов и промежуточных результатов вычисления необходимо выделить область памяти в ОЗУ. Также необходимо выделить память под стек для хранения данных во время выполнения подпрограмм.

Входные отсчеты поступают на шину данных микропроцессора в виде 8-разрядного параллельного дополнительного кода с частотой Fд=4.1 кГц, которая формируется встроенным в микросхему К1821РУ55 счетчиком-таймером. На выходе устройства стоит ЦАП, преобразующий код в аналоговый сигнал-ток. Микросхема умножающего ЦАП К572ПА2 предназначена для преобразования 12-разрядного двоичного кода на цифровых входах в ток на аналоговом выходе пропорциональный значениям кода.

Техническое задание требует чтобы на выходе устройства действовало напряжение (-2…+2) В. Следовательно, для преобразования тока на выходе ЦАП в напряжение (-2…+2) В необходимо дополнительное устройство. Таким устройством могут послужить два операционных усилителя (ОУ).

Обработка отсчетов производится программой, хранящейся в ПЗУ. Размер одного цикла программы должен быть таким, чтобы к моменту прихода следующего отсчета устройство закончило обработку предыдущего и находилось в состоянии готовности.

Общий алгоритм функционирования устройства и его описание.

При включении питания фильтр должен быть настроен на соответствующую работу. Для этого используется программа инициализации. В ПЗУ должны быть заложены данные о конфигурации и синхронизации устройства. При включении питания на адресной шине МП устанавливается начальный адрес 0000, поэтому программу инициализации следует располагать, начиная с этого адреса.

Вторым звеном обобщенного алгоритма является основная программа – алгоритм фильтрации. Таким образом, обобщенный алгоритм функционирования устройства имеет вид:

Инициализация устройства включает в себя следующие этапы:

1.  установка режима прерываний.

2.  настройка таймера-счетчика

3.  настройка портов ввода-вывода

Режим прерываний.

Для установки маски прерывания в МП ВМ85 используется команда