Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
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:
2003
Тип роботи:
Курсова робота
Предмет:
Комп’ютери і мікропроцесорні системи
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет “Львівська політехніка”
Кафедра САПР
КУРСОВА РОБОТА
з дисципліни: “Комп’ютери і мікропроцесорні системи”
на тему:
“Пристрій мікропроцесорної обробки
аналогової інформації”
Допущено до захисту: Виконав: студент групи
Керівник:
Захищено з оцінкою:
Дата:
Львів 2003р.
ЗАВДАННЯ ДО КУРСОВОЇ РОБОТИ.
1. Тема проекту : “Пристрій мікропроцесорної обробки аналогової інформації”.
2. Термін здачі : до 20.12.2002 р.
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 інтегровано - диференціальним рівнянням, що пов’язує аналогові сигнали х(t) на вході і у(t) на виході системи.
Початкові дані будуть наступними:
функціональна залежність x(t)/τ1 + d2x(t)/(dt2) = y(t)/τ2 + dy(t)/(dt);
розрядність АЦП – 10;
вхідний сигнал – одно полярний (невід’ємний);
організація обміну з АЦП – через переривання RST 2; використати режим роботи 0 мікросхеми КР580ВВ55;
побудувати ОЗП об’ємом 1К з використанням мікросхем 1024×1;
вид функціонального вузла – оперативний запам’ятовуючий пристрій.
АНОТАЦІЯ.
Студент:
Курсова робота на тему “Пристрій мікропроцесорної обробки аналогової інформації”.
НУ “Львівська політехніка”.
Кафедра: САПР.
Дисципліна: “Комп’ютери і мікропроцесорні системи”.
Дана курсова робота складається з 28 сторінок, 14 таблиць, 11 схем, 2 додатків. В ній розроблено компоненти апаратного і програмного забезпечення мікропроцесорного пристрою, який включає аналого- і цифро-аналогові перетворювачі і виконує обробку за функціональною залежністю x(t)/τ1 + d2x(t)/(dt2) = y(t)/τ2 + 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.
ЗАВДАННЯ ДО КУРСОВОЇ РОБОТИ 2
АНОТАЦІЯ 3
ЗМІСТ 4
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ 5
ВСТУП 6
1. СИНТЕЗ АНАЛОГОВОЇ СХЕМИ ЦИФРОВОГО ФІЛЬТРУ 7
2. СИНТЕЗ СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ ЦИФРОВОГО ПРИСТРОЮ 8
3. ВИБІР АЦП І ЦАП 9
3.1. ВИБІР АЦП 9
3.2. ВИБІР ЦАП 11
3.3. СТРУКТУРА ПРЕДСТАВЛЕННЯ ДАНИХ 13
4. СТРУКТУРНА СХЕМА ТА АЛГОРИТМ ФУНКЦІОНУВАННЯ МПП 15
4.1. ОПИС СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ МПП 15
4.2. РОЗПОДІЛ АДРЕСНОГО ПРОСТОРУ 16
4.3. АЛГОРИТМ ФУНКЦІОНУВАННЯ МПП 17
5. ЗАГАЛЬНА СТРУКТУРА ПРОГРАМИ РОБОТИ МПП 19
5.1. ОПИС ПРОГРАМ ВВОДУ/ВИВОДУ 19
5.2. ОПИС ПРОГРАМИ ОБРОБКИ ІНФОРМАЦІЇ 21
5.3. ОЦІНКА ВЕРХНЬОЇ ФІНІТНОЇ ЧАСТОТИ 22
6. РЕАЛІЗАЦІЯ ОЗП ДЛЯ МПС 23
7. ОПИС ФУНКЦІОНАЛЬНОГО ВУЗЛА 24
АНАЛІЗ РЕЗУЛЬТАТІВ ТА ВИСНОВКИ 25
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ 26
ДОДАТОК 1 27
ДОДАТОК 2 28
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ.
ВСТУП.
Важливу роль в сучасному світі відіграють системи автоматичного регулювання. Це пов‘язано з тим, що з їх допомогою зараз здійснюється управління багатьма виробничими процесами. Системи автоматичного регулювання застосовують там, де необхідна висока точність дотримання будь-яких параметрів процесу у заданих межах.
З кожним роком все більше і більше на підприємствах вводяться мікропроцесорні системи і пристрої керування та виконання певного технологічного процесу.
Мікропроцесори являють собою цифрові великі інтегральні схеми (ВІС), призначені для виконання простих операцій, інакше названих командами, що зчитуються і здійснюються послідовно з великою швидкістю. До числа внутрішніх схем мікропроцесора відносяться багаторозрядні регістри, рівнобіжні тракти даних, буфери для підключення зовнішніх пристроїв, багато функціональні схеми, логічні схеми синхронізації і керування. Багатофункціональні схеми придназначені для реалізації простих арифметичних і логічних дій над двійковими числами, що знаходяться в регістрах процесора, і пересилок даних як усередині процесора, так і між ним і зовнішніми пристроями. Схеми синхронізації і керування задають порядок дій процесора, для виконання функцій синхронізації їм необхідні тактові імпульси, що постійно поступають.
Розвиток інтегральної технології і схемотехніки цифрових електронних схем призвів до появи інтегральних мікросхем із великою і дуже великою ступенями інтеграції (ВІС і ДВІС), що містять на однім кристалі (в однім корпусі) декілька десятків тисяч, а в останніх розробках сотні тисяч елементарних транзисторів. На основі таких схем в останні роки вдалося створити мікропроцесори функціонально закінчені, що управляються збереженою в пам'яті програмою (здебільшого малороз рядні) пристрої опрацювання цифрової інформації, виконані у виді однієї або декількох ВІС або ДВІС.
Мікропроцесорні засоби використовуються у виді мікропроцесорних комплектів інтегральних мікросхем, що мають єдине конструктивно-технологічне виконання і призначених для спільного застосування. Мікропроцесорний комплект крім самого мікропроцесора містить мікросхеми, що підтримують функціонування мікропроцесора і розширюють його логічні можливості.
В пристроях управління об’єктами мікроконтролери розглядаються у вигляді сукупності апаратно-програмних засобів. При проектуванні мікроконтролерів треба вирішувати одну з найскладніших задач розробки: задачу оптимального розподілу функцій між апаратними засобами і програмним забезпеченням. Рішення такої задачі ускладнюється тим, що взаємоз’язок і взаємодія між апаратними і програмними засобами динамічно змінюються.
В даний час розповсюджена така методологія, при якій весь цикл розробки мікроконтролера поділяють на три фази:
1) аналіз задачі і вибір апратних засобів;
2) розробка прикладного програмного забезпечення;
3) комплексування апаратних засобів і програмного забезпечення;
Цифро-аналоговим перетворювачем (ЦАП) називають пристрій, що генерують вихідну аналогову величину, яка відповідає цифровому коду, що поступає на вхід перетворювача. Цифро-аналогові перетворювачі використовуються для узгодження ЕОМ з аналоговими пристроями.
1. СИНТЕЗ АНАЛОГОВОЇ СХЕМИ ЦИФРОВОГО ФІЛЬТРУ.
Пристрій, що реалізує на основі певної функціональної залежності перетворення вхідного аналогового сигналу у аналоговий вихідний сигнал називають аналоговим фільтром. Передавальна характеристика аналогового фільтру забезпечує відповідні амплітудно-частотні та фазочастотні залежності, що визначають тип фільтру.
Розглянемо задане рівняння цифрового фільтру:
x(t)/τ1 + d2x(t)/(dt2) = y(t)/τ2 + dy(t)/(dt), (1.1)
де x(t) - вхідний аналоговий сигнал; y(t) - вихідний аналоговий сигнал; , 1 , 2 - сталі величини. Використавши перетворення Лапласа EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 ; EMBED Equation.3 ; EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 отримаємо:
X(P)/τ1 + P2∙X(P)/ = Y(P)/τ2 + P∙Y(P)/, (1.2)
X(P)∙(1/τ1 + P2/) = Y(P)(1/τ2 + P/), (1.3)
Y(P) = EMBED Equation.3 ∙X(P) (1.4)
У виразі (1.4) знаменник представляє набір послідовно з’єднаних у вхідному колі ємності С та опору R (/Р та τ2). Чисельник визначає набір елементів у вихідному колі, в даному випадку L та C.
L
X(t) C Y(t)
R
Рис 1.1.Аналогова схема ЦФ.
2. СИНТЕЗ СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ ЦИФРОВОГО ПРИСТРОЮ.
Для заданого рівняння побудуємо структурну схему ЦФ. Дискретизація аналогового рівняння полягає в заміні безперервної величини її дискретними відліками EMBED Equation.3 і відповідними перетвореннями похідних та інтегралів. Очевидна дискретизація першої похідної - її заміна першою скінченою різницею: dx(t)/dt (xn – xn-1)/∆t, де ∆t - інтервал дискретизації. Аналогічні скінченні різниці використовуються при дискретизації похідних вищих порядків. Так, наприклад, похідна другого порядку може бути замінена виразом: d2x(t)/dt2 (xn – 2∙xn-1 + xn-2)/∆t2.
Один з способів дискретизації інтеграла полягає в його усуненні шляхом диференціювання рівняння. Інший спосіб, прямої дискретизації, пов’язаний з такими перетвореннями: EMBED Equation.3; EMBED Equation.3.
В результаті часової дискретизації заданого рівняння отримаємо:
x(t)/τ1 + d2x(t)/(dt2) = y(t)/τ2 + dy(t)/(dt),
Xn/τ1 + (Xn – 2∙Xn-1 + Хn-2)/(∙Δt2) = Yn/τ2 + (Yn – Yn-1)/(Δt),
Переносимо Yn в ліву сторону, все решта в праву. Наше рівняння набуде вигляду:
Yn = aXn + bXn-1 + cXn-2 + dYn-1, де:
a = EMBED Equation.3, b = EMBED Equation.3,
с = EMBED Equation.3, d = EMBED Equation.3.
Як було вище сказано реалізація ЦФ може бути апаратна і цифрова. При апаратній реалізації необхідними елементами є перемножувачі, суматори і елементи затримки. На рисунку 2.1. зображена структурна схема апаратної реалізації цифрового фільтру, який описується даним рівнянням.
a
Xn XY ∑ Yn
b
d
DL
XY
DL XY
c
DL XY
Рис. 2.1. Структурна схема реалізації ЦФ, де: XY - елемент множення,
DL - елемент затримки, - суматор.
3. ВИБІР АЦП І ЦАП.
3.1. Вибір АЦП.
В завданні до курсової роботи вказано, що необхідно використати 10-розрядний АЦП. Цій вимозі задовольняють, наприклад, мікросхеми К1113ПВ1(А-В), що є повністю функціонально закінченими 10-розрядними АЦП, які приєднуються до МП. Цей АЦП забезпечує перетворення як однополярної напруги (для цього необхідно вивід 15 з’єднати з виводом 16) в діапазоні 0...9,95 В, так і біполярної напруги в діапазоні -4,975...+4,975 В паралельний двійковий код. До складу ІС 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 одразу на шину даних МП. В ІС вихідний струм ЦАП порівнюється зі струмом вхідного резистора від джерела сигналу і формується логічний сигнал РПН. Стабілізація розрядних струмів ЦАП здійснюється за допомогою вбудованого ДОН. Синхронізація РПН забезпечується імпульсами вбудованого ГТІ з частотою від 300 до 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(A-B) типу 2104.18-1.
Нумерація і призначення виводів:
Номінальні напруги джерел живлення: UCC1=5В і UCC2=-15В.
Включення АЦП в режимі роботи з уніполярною вхідною напругою передбачає під’єднання виводу 15 до цифрової землі (вивід 16). При цьому на виході вбудованого ЦАП задається струм, який дорівнює струму цифрового виводу 1, але має протилежну полярність.
Діапазон двополярної вхідної напруги –5.5– +5.5В.
Встановлення РПН у вихідний стан і запуск його в режим перетворення проводиться по зовнішньому сигналу “Гашення /перетворення”. По закінченню перетворення АЦП видає сигнал “Готовність даних”, і інформація з РПН поступає на цифрові виходи через каскади з трьома станами.
Часові діаграми вхідних і вихідних сигналів зображені на рис. 8.1.1
EMBED Visio.Drawing.6
Рис.8.1.1 Часова діаграма вхідних і вихідних сигналів АЦП.
EMBED Visio.Drawing.6
Рис. 8.1.2. Рекомендована схема включення ВІС АЦП К1113ПВ1.
EMBED Visio.Drawing.6
Рис. 3.1.2. Схема підключення АЦП до МП.
3.2. Вибір ЦАП.
Серед мікросхем ЦАП, які найбільш прийнятні за швидкістю перетворення інформації, виберемо мікросхему К572ПА1.
Мікросхема ЦАП типу К572ПА1 (А, Б, В, Г) є універсальною структурною ланкою для побудови мікроелектронних ЦАП, АЦП і керованих кодом подільників струму. Завдяки малій споживаній потужності, достатньо високій швидкодії, можливості реалізації повного дво- і чотири-квадратного множення, невеликим габаритам ЦАП К572ПА1 знаходить широке застосування в різноманітній апаратурі. Всі її елементи виконані в одному кристалі.
Мікросхема ЦАП К572ПА1 призначена для перетворення 10-розрядного прямого паралельного двійкового коду на цифрових входах у струми на аналоговому виході, що пропорційний значенням коду і (або) опорної напруги. Вона виконана за КМОН технологією з полікремнієвими затворами.
Нумерація і призначення виводів мікросхеми:
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора