ПРИСТРІЙ МІКРОПРОЦЕСОРНОЇ ОБРОБКИ АНАЛОГОВОЇ ІНФОРМАЦІЇ. Курсова робота з Комп'ютери та мікропроцесорні системи. Робота № 120366

Перехід до торгівельного партнера Binance

ПРИСТРІЙ МІКРОПРОЦЕСОРНОЇ ОБРОБКИ АНАЛОГОВОЇ ІНФОРМАЦІЇ

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:

Національний університет Львівська політехніка

Інститут:

Не вказано

Факультет:

Не вказано

Кафедра:

Кафедра САПР

Інформація про роботу

Рік:

2006

Тип роботи:

Курсова робота

Предмет:

Комп'ютери та мікропроцесорні системи

Група:

КН-313

Завантажити

Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):

Міністерство освіти та науки України Національний університет “Львівська Політехніка” Кафедра САПР Курсова робота З курсу “Комп’ютери та мікропроцесорні системи” ПРИСТРІЙ МІКРОПРОЦЕСОРНОЇ ОБРОБКИ АНАЛОГОВОЇ ІНФОРМАЦІЇ Керівник: Завдання на курсову роботу студента Патереги Ю.І. Тема роботи: Мікропроцесорна обробка аналогової інформації. Термін здачі студентом закінченої роботи 20.XII.2006р Вихідні дані для роботи: Функціональна залежність: x ( t )= y ( t )+dy(t)/dt Розрядність АЦП і ЦАП: 10 розрядний . Полярність вхідного сигналу: однополярний невідємний. Організація обміну з АЦП: через КПДП КР580ВТ57. Об’єм ОЗП і організація мікросхеми пам’яті: 4К з організацією 2048х8. Вид функціонального вузла: Буферний регістр КР580ИР82. Постановка задачі: Розробити компоненти технічного і програмного забезпечення мікропроцесорного пристрою на базі МП КР580ВМ80, який включає аналогово-цифровий і цифро-аналоговий перетворювачі і виконує функцію цифрової обробки аналогової інформації. Обробка описується заданим пропорційно-інтегро-диференціальним рівнянням, що пов’язує аналогові сигнали x(t) на вході і y(t) на виході системи. Анотація “Пристрій мікропроцесорнї обробки аналогової інформації”. Курсова робота. - НУ “Львівська політехніка”, каф.: САПР, дисципліна : “Комп’ютери і мікропроцесорні системи”, 2006. Курсова робота складається з 37 сторінок, 10таблиць, 13 схем, і додатку. В даній курсовій роботі розроблено компоненти апаратного і прогамного забезпечення мікропроцесорного пристрою, який включає аналого- і цифро-аналогові перетворювачі і виконує обробку за функціональною залежністю :. x ( t )= y ( t )+dy(t)/dt аналогового сигналу. Дана робота охоплює ввід і первинну обробку аналогової інформації, подальшу цифрову обробку інформації за програмою і вхідними даними, а також вивід обробленої інформації в аналоговій формі для подальшого використання. Зміст Перелік умовних скорочень 5 Вступ 6 1. Синтез аналогової схеми фільтру 7 2. Синтез структурної схеми цифрового фільтру 9 3. Вибір і обґрунтування типу АЦП і ЦАП 11 3.1 Вибір типу АЦП 11 3.2 Вибір типу ЦАП 15 3.3 Структура представлення даних 18 4.Структурна схема та алгоритм функціонування МПП 20 4.1 Опис структурної схеми МПП 20 4.2 Розподіл адресного простору 22 4.3 Алгоритм функціонування МПП 24 5. Загальна структура програми роботи МПП 26 5.1 Опис програм вводу, виводу 29 5.2 Опис програм обробки інформації 30 5.3 Оцінка верхної фінітної частоти вхідного аналогового сигналу 31 6. Опис функціонального вузла 32 Аналіз результатів та висновки 34 Список використаної літератури 35 Перелік умовних скорочень АЦП аналогово-цифровий перетворювач ВІС Велика інтегральна схема ГТІ генератор тактових імпульсів ІС інтегральна схема КС керуюче слово МП Мікропроцесор МПП мікропроцесорний пристрій МПС Мікропроцесорна система МР молодші розряди ОЗП оперативний запам`ятовуючий пристрій ОП операційний підсилювач ПЗП постійний запам`ятовуючий пристрій ППІ паралельний програмований інтерфейс РКС регістр керуючого слова СК системний контролер СР старші розряди СШ системана шина ТГ тактовий генератор ТТЛ транзисторно-транзисторна логіка ЦАП цифро-аналоговий перетворювач ЦФ цифровий фільтр ЦІС цифрова інтегральна схема ША шина адрес ШД шина даних ШК шина керування КМОН метал оксид напівпровідник – із комплементарною структурою КПДП контролер прямого доступу до пам’яті. Вступ Успіх інтегральних технологій привів до появи великих інтегральних схем з густиною розміщення компонентів до десятків та сотень тисяч транзисторів на одному кристалі. Степінь інтеграції підвищується в даний час великими темпами, густина ВІС з кожним роком подвоюється, звідси випливає, що відношення об’єму випуску заказаних ВІС, призначених для реалізації конкретних логічних схем до кількостів типів ВІС зі збільшенням степені інтеграції зменшується. Заказані ВІС в більшості випадків не вигідні для їх виготовлення і закажчика-розробника цифрових систем, так як будь яка нова логічна схема потребує створення дорогої вузькоспеціалізованої ВІС. Вихід з даної ситуації полягає в підході в основі якого лежить використання можливості програмування на рівні логічного елемента. На даний час найбіль широко використовуються програмні логічні матриці різних рівннів і ВІС з багатократним програмуванням – управляємі логічні матриці, мікропроцесори і мікро-ЕОМ. Основною частиною цифрового пристрою, в якому відбувається обробка інформації є процесор. Процесор складається з операційного пристрою і пристрою керування. Очевидно що МП не може функціонувати без інших інтегральних схем, що виконують функції синхронізації та узгодження. Сукупність інтегральних схем, сумісних по конструктивно-технологічному виконанню і призначених для сумісного використання при побудові мікропроцесорних систем, називається мікропроцесорним комплексом. Таким чином , МП виконує арифметичні та логічні операції, аналізує та приймає рішення , що міняють процес обрахунків, керує процесом вводу та виводу інформації. Операційний пристрій складається з регістрів суматорів лічильників і т. д. В ньому виконуються арифметичні та логічні операції у відповідності з командами, які поступають з пристрою керування. Пристрій побудований за способом схемної логіки, будується на інтегральних схемах різного ступеня інтеграції , в тому числі на спеціалізованих ВІС шляхом вибору певного комплекту інтегральних мікросхем і способу вибору їх з’єднання. Функціонування його полягає в генерації послідовності керуючих сигналів , які виробляються керуючим пристроєм під дією синхронізуючих імпульсів. Функціонування такого пристрою серйозно залежить від схеми з’єднання. При такій організації операційного пристрою та пристрою керування вони є вузькоспеціалізовані і будь яка зміна алгоритму функціонування або різноманітних коефіцієнтів в розрахункових співвідношеннях вимагає або повної заміни мікросхем, або їх доповнення і зміни схеми з’єднань цих мікросхем. Розвиток мікроелектроніки та цифрових методів привів до нового напрямку в створенні радіоелектронних засобів, які будуються на принципах програмованої логіки. Тепер інженер розробляє електронну схему ,яка є уніфікованою а також алгоритм функціонування пристрою і програму роботи цього пристрою, тобто функції розробника апаратури перемістилися зі схемної області в програмну. З застосуванням МП стало можливим в радіоелектронних пристроях широко впровадити принцип програмованої логіки, який полягає в тому, що всі перетворення, що відбуваються в ОП здійснюються за програмою записаною в пам’яті і реалізують функціонування радіоелектронного процесу. 1. Синтез аналогової схеми фільтру Пристрій, що реалізує на основі певної функціональної залежності перетворення вхідного аналогового сигналу у аналоговий вихідний сигнал називають аналоговим фільтром. Аналоговий фільтр може бути пасивним або активним. Активним називається фільтр, що оснований на застосуванні операційних підсилювачів; пасивним – фільтр на R, L,C елементах, що утворюють RC-, LC- або RLC- ланки. Основними елементами активних аналогових фільтрів є інтегратор, диференціатор та суматор Давайте розглянемо мій приклад синтезу аналогового фільтру на основі заданої функціональної залежності: (1.1) де x(t) – вхідний аналоговий сигнал ; y(t) – вихідний аналоговий сигнал ; ( – стала величина. Після розв’язання функціональної залежності ми отримаємо: На основі операційного підсилювача ОП зібрана схема: ОП1– інтегратор; ОП3– операційний повторювач; ОП2 – суматор (схема додавання- віднімання); На Схемі 1. зображена функціональна схема аналогово фільтру. Схема 1. Функціональна схема аналогового фільтра. Аналогові схеми теж можуть бути побудовані без використання схем на ОП, тобто пасивні аналогові фільтри. Для синтезу використовуються значно простіші елементи R,L,C, що об’єднуються в RC-, LC-, або RLC-ланки. Вихідна напруга знімається з якого-небудь одного або двох послідовно з’єднаних елементів. Синтез аналогової схеми може бути побудований таким чином. До заданого рівняння застосовується перетворення Лапласа, тобто: x(t) ( X(p) , dx(t)/dt ( pX(p), dnx(t)/dtn ( pnX(p) У нашому випадку функціональна залежність запишеться наступним чином (1.2) Отримане алгебраїчне рівняння розв’язується відносно Y(p). Отримуємо коефіцієнт при Х(р), який є дробово-раціональним виразом. Формула цього виразу визначає аналогову схему: Cхема 2. Функціональна аналогова схема фільтра на пасивних елементах Технічні характеристики аналогових схем на практиці обмежені та потребують схем корекції від температурного дрейфу та інших зовнішніх впливів. Цифрові методи обробки інформації оминають ці недоліки і знайшли широке застосування з появою мікропроцесорних пристроїв. Мікропроцесорна обробка характеризується збільшенням точності функціонального перетворення, швидкістю та гнучкістю, що забезпечується цифровим програмуванням та можливістю фільтрації більшого числа аналогових сигналів. 2. Синтез структурної схеми цифрового фільтру Дискретизація аналогового рівняння полягає в заміні безперервної частини її дискретними відліками і відповідними перетвореннями похідних та інтегралів. Очевидна дискретизація першої похідної – її заміна першою скінченною різницею: , - інтервал дискретизації. Для дискретизації рівняння використовуються наближені рівності: Замінюємо В результаті отримаємо рівняння: Синтезуємо схему по цій формулі. Побудова схеми цифрового фільтра. На основі цього рівняння, отриманого в попередньому пункті, будуємо схему цифрового фільтра, який є рекурсивним, оскільки в правій частині є : Рис. 1: “Схема цифрового фільтра” В дану схему входять: - суматор; D L- елемент затримки; Х Y - перемножувач. 3. Вибір і обґрунтування типу АЦП і ЦАП 3.1 Вибір типу АЦП Нам необхідно використати 10-розрядний аналого-цифровий перетворювач. АЦП, які можуть бути використані в даній курсовій роботі, наведені в таблиці 3.1.1. Таблиця 3.1.1 Основні параметри ряду мікросхем АЦП Мікросхема Вид перетворення n ,мкс m К1113ПВ1 Послідовне наближення 10 30 18 К1108ПВ1 Послідовне наближення 10 0.9 24 Тут n - кількість двійкових розрядів, - час перетворення, m - кількість виводів мікросхеми. Керуючись критерієм кількості виводів у АЦП, я обрав мікросхему К1113ПВ1 ( m = 18 ). Включаю даний АЦП в двополярному режимі. Цифрові виходи АЦП мають логічні рівні ТТЛ - логіки і допускають пряме підключення до каналів МПС. Мікросхема К1113ПВ1 є функціонально закінченим 10-розрядним АЦП, що може бути спряженим з МП. Забезпечує перетворення як однополярної напруги (вивід 15 з’єднується з виводом 16) в діапазоні 0...9,95В, так і біполярної напруги в діапазоні -4,975...+4,975В в паралельний двійковий код. До її складу входять ЦАП, компаратор напруги, регістр послідовного наближення (РПН), джерело опорної напруги (ДОН), генератор тактових імпульсів, вихідний буферний регістр з трьома станами, схеми керування. Вихідні каскади з трьома станами дозволяють читати результат перетворення зразу на шину даних МП. В ЦІС вихідний струм ЦАП порівнюється зі струмом вхідного резистора від джерела сигналу і формується логічний сигнал РПН. Стабілізація розрядних струмів ЦАП здійснюється вбудованим ДОН. Синхронізація РПН забезпечується імпульсами вбудованого ГТІ з частотою 300...400 кГц. Встановлення РПН в вихідне положення і запуск його в режим перетворення здійснюється по зовнішньому сигналу "гасіння і перетворення". По закінченні перетворення АЦП виробляє сигнал "готовність даних" і інформація з РПН поступає на цифрові входи через каскади з трьома станами. Корпус К1113ПВ1 типу 2104.18-1, маса не більше 2,5г. Схема 3.1.1 Мікросхема К1113ПВ1 Основні електричні параметри мікросхеми показані в наступній таблиці. Таблиця 3.1.2 Параметр Мін. Макс. Число розрядів 10 ( Дифереренційна нелінійність (LD, МР -0,1 0,1 Нелінійність (L, МР -0,1 0,1 Похибка перетворення в кінцевій точці шкали (FS,МР -20 20 Напруга зміщення нуля на вході U10, мВ -30 30 Час перетворення tc, мкс ( 30 Струм живлення від джерела ICC1, мА ( 10 Струм живлення від джерела ICC2, мА ( 20 Вхідна напруга UIRN , В -5,5 5,5 Споживана потужність Р, Вт ( 1,3 Діапазон температур 15 °С 35 °С Тип корпусу 238.18-1 Призначення виводів мікросхеми показані в таблиці 3.1.3. Таблиця 3.1.3 Позначення виводу Призначення D1(D10 цифрові виходи U1 перша напруга живлення U2 друга напруга живлення Г/П пуск АЦП IN аналоговий вхід S0 зсув нуля ГД готовність даних GA аналогова земля GD цифрова земля Схема 3.1.2. Підімкнення АЦП до МПП 3.2 Вибір ЦАП ЦАП, які можуть бути використані в даній курсовій роботі, наведені в таблиці 3.2.1. Таблиця 3.2.1 Основні параметри ряду мікросхем ЦАП Мікросхема n tпер, мкс m К572ПА1 10 5 16 К1118ПА2 10 0,08 40 Тут, як і в попередньому випадку, n – розрядність, tпер – час перетворення, m – кількість виводів мікросхеми. Як і при виборі АЦП за критерій вибору мікросхеми приймаємо кількість виводів. З ряду схем виберемо ЦАП К572ПА1 (m = 16). Ця мікросхема, що зображена на схемі 3.2.1, призначена для перетворення 10-розрядного прямого паралельного двійкового коду на цифрових входах в струм на аналоговому виході, який пропорційний значенню коду і резисторної напруги. Для роботи в режимі з виходом по напрузі до ЦІС ЦАП К572ПА1 підключається зовнішній ДОН і операційний підсилювач (ОП) з метою створення від’ємного зворотного зв’язку (ВЗЗ), працюючого в режимі сумування струму. Схема 3.2.1. Включення ІС ЦАП К572ПА1. Основні електричні параметри мікросхеми : Таблиця 3.2.2 Параметр Мін. Макс. Число розрядів 10 ( Дифереренційна нелінійність (LD, % -0,1 0,1 Вхідний струм високого рівня I1H, мкА ( 1 Абсолютна похибка перетворення в кінцевій точці шкали (FS,МР -30 30 Час встановлення вихідного струму tS1, нс ( 5 Струм живлення від джерела ICC, мА ( 2 Опорна напруга UREF , В 10 22,5 Призначення виводів мікросхеми: Таблиця 3.2.3 Номер виводу Призначення виводу 1 аналоговий вихід 1 2 аналоговий вихід 2 3 спільний вивід 4 цифровий вхід 1 (СР) 5-12 цифрові входи 2 – 9 13 цифровий вхід 10 (МР) 14 напруга джерела 15 опорна напруга 16 вивід резистора зворотного зв’язку Мікросхема 10-розрядного ЦАП типу К572ПА1 призначена для побудови блоків аналогового вводу/виводу з підвищеною швидкодією. Схема 3.2.2. Підімкнення ЦАП до МПП 3.3 Структура представлення даних При заданій розрядності АЦП - 10 розрядів для представлення вхідних даних необхідно 10 розрядів. Виходячи з цього, потрібно знайти скільки розрядів потрібно виділити для вихідних даних. Рівняння цифрового фільтру має вигляд: Причому Тоді Звідси ми бачимо, що , то розрядніть нарощувати не потрібно. Оскільки розрядність xn рівна 10, то розрядність yn повинна бути також 10. Вхідні дані мають знак, відповідно його мають коефіцієнти і вихідні дані, тому старший біт резервуємо для знаку. Коефіцієнти а і b є менші 1, тому на них виділяємо по 1 байту. Структура представлення даних буде наступною: а – 1 байт З b – 1 байт З yn – 2 байти Н Н Н Н H H yn-1 – 2 байти Н Н Н Н H H xn – 2 байти Н Н Н Н H H ,де Н – біт не використовується, З – знак. 4.Структурна схема та алгоритм функціонування МПП Для мікропроцесорних пристроїв характерна шинна структура, під якою розуміється те, що всі компоненти МПП під’єднані до системної шини. Структурна схема можливої реалізації проектованого МПП наступна: Схема 10.Структурна схема мікропроцесорного пристрою Як ми бачимо до складу МПП входять наступні елементи: МП, ПЗП, ТГ, СК, ОЗП, АЦП, ЦАП, СШ. Системна шина в свою чергу складається з ША, ШД та ШК. ША є 16-розрядною односпрямованою; ШД ( 8-розрядна двоспрямована; ШК ( набір окремих ліній, які мають свою напрямленість. МП в складі МПП виконує наступні функції: формує адреси команд; зчитує інформацію з зовнішніх пристроїв та пам’яті; виконує над нею арифметичні та логічні операції; аналізує результати і записує дані в пам’ять і зовнішні пристрої, функціонуючи при цьому під управлінням команд з деякої фіксованої множини; при необхідності записує результати в пам’ять; реагує на зовнішні сигнали. ТГ призначений для формування синхроімпульсів та приймає участь в прийомі та видачі керуючих сигналів забезпечуючи функціонування МП та інших МПП. ПЗП служить для постійного зберігання незмінної інформації необхідної для функціонування МПП (програма функціонування ЦФ ). ОЗП служить для тимчасового зберігання інформації, що використовується при розрахунках. СК призначений для формування певних керуючих сигналів (MEMR, MEMW, I/OR, I/OW, INTA). КПДП реалізує контролерний обмін інформацією між зовнішніми пристроями і пам’яттю мікропроцесорної системи. АЦП отримує на вході МПП аналоговий сигнал та перетворює його в цифровий код. ЦАП здійснює зворотнє перетворення. Поступивший на його вхід двійковий код він перетворює у відповідний аналоговий сигнал. Отже МПП працює за таким принципом: сигнал поступає на аналоговий вхід АЦП. АЦП перетворює сигнал в двійковий код, потім сигналом “готовність” робить запит на переривання КПДП .КПЛП в свою чергу переводить МП в стан захвату, зчитує дані з АЦП і записує в ОЗП за відповідною адресою. Потім КПДП передає керування МП. МП звертається до пам’яті для отримання нових команд та тимчасового збереження результатів. Отримавши результат, МП посилає двійковий код через КПДП на ЦАП, де код перетворюється у відповідний аналоговий сигнал, що поступає на вихід МПП. Крім того в склад МПП входять наступні допоміжні елементи: буферний регістр ; окремі логічні елементи; дешифратори. Таблиця 5. Позначення Опис Мікросхема МП мікропроцесор КР580ВМ80 ГТІ генератор тактових імпульсів КР580ГФ24 СК системний контролер КР580ВК28 ШФ шинний формувач КР580ВА86 ПЗП постійно запам’ятовуючий пристрій К573РФ21 ОЗП оперативно запам’ятовуючий пристрій К155РУ5х32 КПДП Контролер прямого доступу до памяті КР580ВВ55 АЦП Аналогово-цифровий перетворювач К1113ПВ1 ЦАП Цифро-аналоговий перетворювач К572ПА1 4.2 Розподіл адресного простору Об’єм адресного простору МП КР580ВМ80А становить 64К, що визначається 16-розрядною адресною шиною. В цьому адресному просторі необхідно розмістити адреси ПЗП та ОЗП. Згідно варіанту завдання об’єм оперативної пам’яті в МПП повинен бути 32К. Під величини Xn, Yn-1, Yn виділимо місце в ОЗП. Решту інформації зберігатимемо в ПЗП. Мікропроцесор КР580ВМ80 може здійснювати синхронний і асинхронний обмін інформацією за даними адресами з пам’яттю (ОЗП, ПЗП) та зовнішніми пристроями. При обробці інформації МП зчитує коди команд, операнди і записує одержаний вміст в регістри РЗК або виконує обмін інформації з пам’яттю та зовнішніми пристроями. Можливі два підходи до організації звертання до пристроїв обміну інформації. Перший підхід використовує звертання до зовнішніх пристроїв, як до комірок пам’яті. Тобто, адресний простір, що відводиться для цих пристроїв включає 64К адрес. Однак, внаслідок повного вкладення адресного простору пристроїв вводу/виводу в простір адрес пам’яті, останнє пропорційно зменшується з збільшенням числа обслуговування зовнішніх пристроїв вводу/виводу. До переваг даного підходу можна віднести можливість використання різноманітних команд пересилання даних. Інший підхід використовує роздільне керування пам’яттю і зовнішніми пристроями. Лише дві команди IN і OUT, призначені для обміну інформацією з зовнішніми пристроями. Так, як для цих команд адреса для зовнішнього пристрою 8-ми розрядна, то МП КР580ВМ80 може звертатись до 256 пристроїв вводу і 256 пристроїв виводу. При цьому адресний простір пам’яті буде максимальним (64К). Таблиця 4.2.1 Розподіл адрес. ПЗП (ROM) Адреса Вміст пам’яті Пояснення 0000h (RST0) jmp Main На початкову ініціалізацію в головній програмі 0070h SUM: Підпрограма додавання двобайтових чисел 0080h Mul: Підпрограма множення 0100h Main: Головна програма 0160h CAP: Підпрограма цифрової обробки інформації 01FCh a0 Коефіцієнт a0 01FDh a1 Коефіцієнт a1 01FEh b1 Коефіцієнт b1 ОЗП (RAM) 8000h xn Вхідна константа 8002h xn-1 Попередня вхідна константа 8004h yn-1 Попередня вихідна константа 8006h yn Вихідна константа FFFFh SP Вершина стеку У нашій МПС є два ППІ КР580ВВ55 та два ПКП КР580ВН59. Для звертання до каналів вводу і каналів виводу їм необхідно також присвоїти конкретні адреси. У МПС на основі МП КР580ВМ80А для зовнішніх пристроїв виділено 256 адрес. Виходячи з цього, канали вводу/виводу, а також регістри керуючих слів матимуть наступні адреси: Таблиця 4.2.2 Адреси портів ППІ КР580ВВ55, призначений для вводу(АЦП) КР580ВВ55, призначений для виводу(ЦАП) Адреса Значення Адреса Значення 0B0h Канал А 0D0h Канал А 0B1h Канал В 0D1h Канал В 0B2h Канал С 0D2h Канал С 0B3h РКС 0D3h РКС Таблиця 4.2.3 Адреси портів ПКП Порти Адреси ведучого Адреси веденого 0 (А0=0) 1 (А1=1) 7eh 7fh 3eh 3fh Адреси регістрів КПДП 00000000b 0h РА0 00000001b 1h РЧЦ0 00000010b 2h РА1 00000011b 3h РЧЦ1 00000100b 4h РА2 00000101b 5h РЧЦ2 00000110b 6h РА3 00000111b 7h РЧЦ3 00001000b 8h РКС(запис) 00001000b 8h РСК(читання) 4.3 Алгоритм функціонування МПП. Для всіх пристроїв існує режим початкового пуску. При одночасному включені живлення –5В, +5В і 12В (або послідовно у вказаному напрямку) і поступленні тактових імпульсів на мікропроцесор з генератора тактових імпульсів, всі регістри і прапорці МП встановлюються в довільні стани. Після цього подається з ГТІ на вхід RESET МП сигнал високого рівня тривалістю не менше 3 тактів – лічильник команд (РС), тригер дозволу переривання (вихід INTE), а також тригер підтвердження захоплення (вихід HLDA) скидаються, і мікропроцесор починає вибірку з пам’яті команд, розміщених з нульової адреси. Алгоритм обробки інформації МПП наступний. Спочатку вхідний сигнал xn поступає на вхід АЦП. Коли АЦП перетворить аналоговий сигнал на цифровий то видає сигнал “готовність”, який поступає на вхід DRQ КПДП .Тоді КПДП сигналом HOLD переводить МП в стан захвату, і після підтвердження захвату , який приймає на вхід HLDA знімає з виходів АЦП двійковий код і записує за адресою яка записана в регістрі адрес. ПДП працює в режимах ТС-стоп і Автозагрузка тому відразу зчитує з пам’яті результат опрацювання (в першому циклі ще результату немає) і подає на входи ЦАП. Після цього МП зчитує з пам’яті і опрацьовує цю інформацію і записує її в іншу комірку, з якої вже в наступному циклі КПДП зчитає з памяті результат опрацювання і подасть на входи ЦАП. Блок-схемa алгоритмe функціонування МПП приведенa в схемi 12. Схема 12 Алгоритм функціонування МП – пристрою 5. Загальна структура програми роботи МПП Основна програма повинна функціонувати згідно певного алгоритму. Вона містить ініціалізацію мікросхем КР580ВВ55, КР580ВН59, запуск АЦП, ввід даних при обробці переривань, обчислення рівняння ЦФ і передачу обрахованого yn на ЦАП для переведення в аналогову форму. За вхідні сигнали xn-1 і yn-1 при першому обрахунку приймаємо 0, який і записуємо за відповідними адресами в ОЗП. Встановлюємо вказівник стеку на відповідну адресу. Головна програма розташована в ПЗП, починаючи з адреси 100h і має такий вигляд: main: lxi h,0000h lxi sp,0FFFFh shld 8000h ;Встановлення початкових коефіцієнтів shld 8002h shld 8004h shld 8006h shld 8008h ;Програмування ППІ1 mvi a,10010010b ;Режим задання режиму,реж.групи А=0,А<-,C(4-7)->, out 0B3h ; B<-,C(0-3)->,реж.групи В=0 ;Програмування ППІ2 mvi a,10001000b ;Режим задання режиму,реж.групи А=0,А->,C(4-7)<- out 0D3h ; ,B->,C(0-3)->,реж.групи В=0 ;програмування КПДП ;завантаження регістру адресу каналу 2. 7 mvi a,00h 10 out 04h ;04h адреса регістру адресу каналу 2 10 out 04h ;завантаження числа циклів каналу 2 7 mvi a,00h ;кількість байт зменшене на одиницю 10 out 05h ;адреса регістру числа циклів 2. 7 mvi a,01000000b 10 out 05h ;завантаження регістру адресу каналу 3. 7 mvi a,09h 10 out 06h 7 mvi a,00h 10 out 06h ;завантаження числа циклів каналу 3. 7 mvi a,00h 10 out 07h 7 mvi a,10000000b 10 out 07h 7 mvi a,11001100b ;слово ррежиму 10 out 08h Start: mvi a,00000000b ;Запуск АЦП(зростаючим фронтом) out 0b3h mvi a,00000001b ;Запустили АЦП out 0b3h ;Дозвіл на вивід даних ЦАП mvi a,00000000b;CS=0 out 0D2h mvi a,00000010b;BS=0 out 0D2h lxi h,8008h ;Перевірка чи готові дані m1: mov a,m cpi 0 jz m1 di call CAP ei jmp start Головна програма виконується за 393 такти і займає 85 байтів пам’яті. 5.1 Опис програм вводу, виводу Для Згідно завдання необхідно вводити 10 і виводити 10 біт даних. Для цього використаємо дві мікросхеми КР580ВВ55. Ці мікросхеми запрограмуємо в режим 0 на ввід/вивід: канал А та молодші розряди каналу B. В обох ППІ, згідно завдання, використовуємо 0 режим роботи. Для запуску АЦП будемо використовувати розряд С0 каналу С. Таким чином керуюче слово для першого ППІ набуде вигляду: Схема 5.1.1. Схема керуючого слова ППІ для вводу. Керуюче слово для другого ППІ має вигляд: Схема 5.1.2. Схема керуючого слова ППІ для виводу. Код програми, що ініціалізує ППІ, має такий вигляд: mvi a,10010010b out 0B3h ; ініціалізація ППІ, призначеного для вводу mvi a,10001001b out 0D3h ; ініціалізація ППІ, призначеного для виводу Наступним кроком для зчитування інформації буде ініціалізація АЦП. Для цього необхідно на вхід «Гашення/пертворення» АЦП подати логічний 0 для скидання та логічну 1 для запуску перетворення. Як видно зі схеми підключення АЦП, вихід «Гашення/пертворення» АЦП підключений до ППІ. Це є лінія каналу С – С0. Отже, щоб ініціалізувати АЦП необхідно виконати наступну послідовність команд: mvi a, 00000000b out 0B2h ; запуск АЦП mvi a, 00000001b out 0B2h ; дозвіл на перетворення АЦП Після задання режиму роботи ППІ та ініціалізації АЦП можна приступити до зчитування значення xn з АЦП. Дані з виходу АЦП поступають в канали А та В. Програмна реалізація вводу xn має такий вигляд: in 0B0h ;Порт А – молодший байт mov l, a in 0B1h ;Порт В – старший байт(два молодші розр.) ani 00000011b mov h, a Після виконання цієї послідовності команд введене xn буде міститись в HL. Старші 6 бітів регістра h не використовується і туди записуємо нулі. Вивід результату на ЦАП (відбувається в підпрограмі CAP) виконується через канал A та молодші розряди каналу В і програмується так: mov a, l out 0B0h mov a, h out 0B1h 5.2 Опис програм обробки інформації Підпрограма обробки інформації має назву CAP. Вона працює з значеннями сигналів xn і yn-1 та з коефіцієнтами а0 і b1. Ці всі параметри мають свої конкретні адреси в пам’яті. Результатом виконання підпрограми є числове значення сигналу уn. CAP: lhld 8000h ; HL ( xn ; 16 t ; 3 B lda 01FCh ; A ( a0 ; 13 t ; 3 B xchg ; 13 ; 2 B call Mul ; a0 * xn ; 17 t ; 3 B mov b, h ; 5 t ; 1 B mov c, l ; запам’ятовуємо a0 * xn в ВС ; 5 t ; 1 B lhld 8004h ; HL ( yn-1 ; 16 t ; 3 B lda 01FEh ; A ( b1 ; 13 t ; 3 B xchg ; 13 ; 2 B call Mul ; b1 * yn-1 ; 17 t ; 3 B call SUM ; HL ( a0 * xn + b1 * yn-1 ; 17 t ; 3 B shld 8006h ; [8006h] ( yn ; 16 t ; 3 B ; вивід yn в ЦАП mov a, l ; 5 t ; 1 B out 0B0h ; 10 t ; 2 B mov a, h ; 5 t ; 1 B out 0B1h ; 10 t ; 2 B mvi a,0 ;Скидання switch ; 7 t ; 2 B sta 8008h ; 13 t ; 3 B jmp CAP ; 10 t ; 3 B Підпрограма обробки інформації виконується за 356 тактів і займає 67 байтів пам’яті. Підпрограма додавання двобайтових чисел (Вхідними даними для неї є доданки, які розміщені в парах BC і HL. Сума повертається в парі HL.): SUM: mov a, c ; 5 t 1 B add l ; 7 t 1 B mov l, a ; 7 t 1 B mov a, b ; 5 t 1 B adc h ; 7 t 1 B mov h, a ; 7 t 1 B ret ; 10 t 1 B Процедура SUM виконується за 48 тактів і займає 7 байтів пам’яті. Процедура множення двобайтового числа на однобайтове Mul. Вхідними даними для неї є множники, розміщені в регістровій парі DE і акумуляторі. Процедура повертає добуток в акумуляторі (старші розряди) і парі НL (молодші розряди). Текст цієї процедури: Mul: lxi h, 0h ; 10 t 3 B mvi c, 8 ; 7 t 2 B n1: dad h ; 10 t 1 B ral ; 4 t 1 B jnc n2 ; 10 t 2 B dad d ; 10 t 1 B n2: aci 0 ; 7 t 2 B dcr c ; 5 t 1 B jnz n1 ; 10 t 2 B ret ; 10 t 1 B Процедура Mul виконується за 475 такти і займає 16 байтів пам’яті. 5.3 Оцінка верхної фінітної частоти вхідного аналогового сигналу Оцінку верхньої фінітної частоти фільтру проводимо з точки зору найнижчої швидкодії фільтру. Для визначення верхньої граничної частоти фільтра необхідно вирахувати за скільки тактів виконається перетворення сигналу на вході АЦП в сигнал на виході ЦАП. В процесі виконання програми виконуються: обробка переривань; основна програма; підпрограма множення; підпрограма віднімання. Кількість тактів, за які виконуються дані фрагменти, приведені в таблиці: Таблиця 9. Назва програми Кількість тактів необхідних для виконання програми Число виконань даної програми за один цикл Кількість тактів за цикл Основна програма 594 1 594 підпрограма обробки переривань 8 1 8 підпрограма множення 475 3 1425 підпрограма віднімання. 61 2 122 Таким чином цикл перетворення відбувається за 2149 тактів. В такому випадку, частота видачі інформації при максимальній тактовій частоті процесора 2,5 Мгц рівна fвид=2,5МГц/2149=1163 Гц За теоремою Котельникова довільний сигнал, який має скінчений спектр, може бути точно перетворений в цифрову форму і потім відтворений за відліками цього дискретного сигналу при умові, що , де (t ( інтервал дискретизації, fверх ( верхня фінітна частота аналогового сигналу. Оскільки , то , а отже верхня фінітна частота фільтра fверх=581 Гц. 6. Опис функціонального вузла Згідно із завданням на курсову роботу в даному розділі потрібно описати буферний регістр КР580ИР82. Буферний регістр серії КР580ИР82 призначений для фіксації інформації. Електричні параметри: Технологія – ТТЛШ Кількість активних елементів в кристалі – 524 Тип корпуса – 2140.20-1 Кількість виводів в корпусі – 20 Час затримки розповсюдження інформаційного сигналу, відносно сигналу на вході, (Uжив = 5 В; С = 30 пФ; R = 52,7 Ом; Uсигн = 2,14 В), - ( 30 нс. Напруга живлення – 5 В ( 5% Струм споживання від джерела живлення – 160 мА Потужність розсіювання – 1 Вт Діапазон робочих температур – від –10 (С до +70 (С Схема. 13. Умовне позначення буферного регістра КР580ИР82 Таблиця 10 . Призначення виводів мікросхеми КР580ИР82 Номер вивода Позначення Тип вивода Функціональне значення 20 +5 В - Живлення 10 GND - Загальний 1 – 8 DI0 – DI7 Виходи Сигнали, які подаються на виводи 1 – 8, поступають на входи D – тригерів буферного регістра 19 – 22 DI0 – DI7 Виходи з високоімпендантним станом На 19 – 12 виводяться стани тригерів буферного регістра, якщо на вхід OE подано сигнал дозволу, в протилежному випадку виводи 19 –12 знаходяться у високоімпендантному стані 11 STB Вхід Строб. По сигналу високого рівня, який поступає на вивід 11, інформація, яка подається на входи DI0 – DI7, записується в тригери буфера 9 OE Вхід Дозвіл видачі вмісту буфера регістра. Сигнал низького рівня на вході 9 дозволяє видачу на виводи DO0 – DO7 вмісту буферного регістра, а сигнал високого рівня переводить ці виводи у високоімпендантний стан Якщо на вхід OE поступає дозволяючий сигнал низького рівня, а на вхід STB – сигнал високого рівня, то інформація зі входів мікросхеми передаються на виходи. Після переходу сигнала на вході STB з високого рівня на низький інформація, записана в буферний регістр, зберігається до появи дозволяючого сигнала на вході STB. Сигнал високого рівня на вході OE переводить виводи DO0 – DO7 у високоімпендантний стан. Аналіз результатів та висновки В даній курсовій роботі нами був розроблений МП – пристрій автоматичної системи регулювання на основі КР580ВМ80. Як видно по результатам роботи (отриманий МПП має верхню граничну частоту зчитування вхідного сигналу рівну 581 Гц.) даний пристрій є досить швидкодіючим. Проблема в тому, що якщо даний МПП буде застосований при проведенні вимірювань частота коливання вхідної напруги яких є досить високою. Тоді частота зчитування вхідного сигналу даного пристрою виявиться замалою, щоб точно описати форму вхідного сигналу і відобразити залежність вихідного сигналу. Для підвищення швидкодії МП – пристрою слід або вдосконалювати алгоритм обробки інформації, або використовувати більш потужний мікропроцесор, в систему команд якого входить команда множення, яка часто використовується у нашому алгоритмі роботи пристрою. Може підійти дуже відомий процесор фірми Intel 8088 або Intel 8086. Можна також взагалі замінити мікропроцесор на набір інтегральних схем, що має суттєво вплинути на швидкодію роботи пристрою. Список використаної літератури Алексенко А. Г., Галицин А. А., Иванников А. Д. Проектирование радиоелектронной апаратуры на микропроцессорах: програмирование, типовые решения, методы отладки. М.; Радио и связь, 1984. Майоров В. Г., Гаврилов А. И. Практический курс программирования микропроцессорных систем. М.; Машиностроение, 1989. Корячко В. П. Микропроцессоры и микроЭВМ в радиоэлектронных средствах; Учеб. Для вузов по спец. ‘Конструирование и технология радиоэлектронных средств.’ М.; Внеш. Шк, 1990. Федорков Б. Г., Телец В. А. Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование, параметры, применение. М; Енергоатомиздат, 1990.

Курсова робота Комп'ютери та мікропроцесорні системи

01.01.1970 03:01-

Коментарі

Ви не можете залишити коментар. Для цього, будь ласка, або зареєструйтесь.

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

Маєш корисні навчальні матеріали, які припадають пилом на твоєму комп'ютері? Розрахункові, лабораторні, практичні чи контрольні роботи — завантажуй їх прямо зараз і одразу отримуй бали на свій рахунок! Заархівуй всі файли в один .zip (до 100 МБ) або завантажуй кожен файл окремо. Внесок у спільноту – це легкий спосіб допомогти іншим та отримати додаткові можливості на сайті. Твої старі роботи можуть приносити тобі нові нагороди!

поділитись