Проектирование цифрового фазового звена

Министерство образования и науки РФ

РГРТА

Пояснительная записка

к курсовому проекту по дисциплине

"Цифровые устройства и микропроцессоры"

Студент Доронин М. О.

Группа 215 специальность 2015

2005

Содержание

Введение

Формализация задачи

Разработка и описание общего алгоритма и функционирования фильтра

Листинг программного модуля вычисления выходного отсчета

Составление и описание электрической принципиальной схемы устройства

Расчёт быстродействия устройства

Расчет АЧХ и ФЧХ устройства для заданных и реальных значений коэффициентов. Оценка устойчивости устройства

Заключение

Список использованных источников

Введение

С внедрением в промышленность цифровых технологий появилась возможность строить устройства обработки оцифрованных сигналов вычислительным методом. Такой способ обладает рядом важных преимуществ, таких как повышенная точность обработки, меньшая зависимость параметров от внешних условий, а также возможность реализации таких обрабатывающих устройств, которые невозможно или трудно было реализовать в аналоговом виде. К таким устройствам относятся и цифровые фильтры, для которых стало возможным построение разнообразных частотных характеристик путем их аналитической задачи. При этом реализуемы и фильтры традиционных типов: нижних частот, верхних частот, полосовые и режекторные.

По заданию требуется спроектировать цифровое фазовое звено, используя набор К1821, включающий микропроцессор ВМ85, ПЗУ и порты на микросхеме РФ55, ОЗУ, таймер счетчик и порты на микросхеме РУ55. Входной сигнал аналоговый, оцифровывается с помощью 8 - разрядного АЦП КР572ПВ3, после чего имеет вид отсчетов, следующих через интервал дискретизации. После обработки сигнал в дополнительном цифровом коде должен передаваться в порт ввода-вывода по алгоритму с квитированием. Частота дискретизации F_Д = 8 кГц, разрядность выходного сигнала 8. Обработка должна происходить в реальном масштабе времени. При проектировании следует придерживаться двух критериев: минимальная аппаратная конфигурация устройства и минимальное время операций обработки сигнала (вычисления). При определенных условиях эти критерии противоречат друг другу.

Формализация задачи

Минимальная конфигурация МП-системы на основе набора К1821, характеристики АЦП (572ПВ3) и технические требования по обеспечению их работы определяют функциональную схему разрабатываемого устройства, приведенную на рис.1.

Рис.1. Функциональная схема устройства.

Входное напряжение U_ВХ через согласующий усилитель подается на вход AI1 АЦП. Согласующий усилитель включен с целью увеличения размаха входного напряжения до требуемого для работы АЦП. Сдвиг входного напряжения в рабочую область АЦП осуществляет напряжение U_{C М} , поступающее на вход AI2. Опорное напряжение U_ОП1 требуется для работы ЦАП, входящего в состав БИС 572ПВ3.

Коэффициент усиления усилителя: К_СОГЛ = DU_АЦП /DU_ВХ = 5.

Напряжение смещения: U_СМ = DU_АЦП /2 = +5 В.

Опорное напряжение: U_ОП1 = - 10 В.

Сброс и запуск АЦП осуществляется по входу /RD (при постоянном значении /CS= 0) импульсом низкого уровня с выхода TOUTтаймера, настроенного на формирование импульсов с частотой дискретизации F_Д.

Тактирование регистра последовательных приближений АЦП осуществляется тактовыми импульсами CLKМП-системы, поступающими через логическую схему И на тактовый вход СLKАЦП. Высокий уровень сигнала /BUSY, устанавливающийся при окончании преобразования, прекращает поступление импульсов CLKна тактовый вход АЦП.

Тактовая частота преобразования АЦП не должна превышать 1,5 МГц, поэтому примем F_{CLK АЦП} = F_{CLK МП} = 1,5 МГц. Если при такой тактовой частоте не обеспечивается требуемое быстродействие фильтра, тактовую частоту МП необходимо повысить, а для тактирования АЦП использовать делитель частоты F_{CLK МП} или внутренний асинхронный генератор тактовых импульсов, настроенный на частоту F_{CLK АЦП} выбором постоянной времени времязадающей RC-цепи.

Время преобразования текущего отсчета входного напряжения в код составляет 8 периодов тактовой частоты: t_ПР = 8T_{CLK АЦП} = 5,3 мкс.

Схема выборки и хранения (СВХ) необходима, если за время t_ПР = 5,3 мкс самый быстроизменяющийся сигнал (синусоида с частотой f_В = 0,5F_Д и с максимальной амплитудой) изменяется на относительную величину, превышающую половину шага квантования h: 0,5h= 0,5/2⁸ = 0,00195. Максимальное изменение синусоиды на интервале t_ПР равно Dx= sin2pf_В t_ПР = 0,13281. Dx> 0,5h, поэтому нужна СВХ для хранения текущего отсчета сигнала на время преобразования АЦП.

Частота дискретизации F_Д = 8 кГц формируется аппаратным таймером РУ55, в котором частота переполнения F_П в режиме 3 равна F_Д . При использовании в качестве входных импульсов таймера тактовых импульсов CLKМП-системы (F_{CLK МП} = 1,5 МГц) исходное состояние таймера равно

_.

При дополнении 14-разрядного двоичного

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать