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:
2024
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 200 р.
ЗАВДАННЯ ДО КУРСОВОЇ РОБОТИ.
1. Тема проекту : “Пристрій мікропроцесорної обробки аналогової інформації”.
2. Термін здачі : до 20.12.200 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 EMBED Equation.3 ;
розрядність АЦП – 8;
вхідний сигнал – дво полярний;
організація обміну з АЦП – через переривання RST 1; використати режим роботи 1 мікросхеми КР580ВВ55;
побудувати ОЗП об’ємом 2К з використанням мікросхем 256×4;
вид функціонального вузла – шинні формувачі з використанням К589АП26.
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:
EMBED Equation.3 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.
TOC \o "1-3" \h \z \u HYPERLINK \l "_Toc58900066" ЗАВДАННЯ ДО КУРСОВОЇ РОБОТИ. PAGEREF _Toc58900066 \h 2
HYPERLINK \l "_Toc58900067" АНОТАЦІЯ. PAGEREF _Toc58900067 \h 3
HYPERLINK \l "_Toc58900068" ЗМІСТ. PAGEREF _Toc58900068 \h 4
HYPERLINK \l "_Toc58900069" ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ. PAGEREF _Toc58900069 \h 5
HYPERLINK \l "_Toc58900070" ВСТУП. PAGEREF _Toc58900070 \h 6
HYPERLINK \l "_Toc58900071" 1. СИНТЕЗ АНАЛОГОВОЇ СХЕМИ ЦИФРОВОГО ФІЛЬТРУ. PAGEREF _Toc58900071 \h 7
HYPERLINK \l "_Toc58900072" 2. СИНТЕЗ СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ ЦИФРОВОГО ПРИСТРОЮ. PAGEREF _Toc58900072 \h 8
HYPERLINK \l "_Toc58900073" 3. ВИБІР АЦП І ЦАП. PAGEREF _Toc58900073 \h 9
HYPERLINK \l "_Toc58900074" 3.1. Вибір АЦП. PAGEREF _Toc58900074 \h 9
HYPERLINK \l "_Toc58900075" 3.2. Вибір ЦАП. PAGEREF _Toc58900075 \h 11
HYPERLINK \l "_Toc58900076" 3.3. Структура представлення даних. PAGEREF _Toc58900076 \h 13
HYPERLINK \l "_Toc58900077" 4. СТРУКТУРНА СХЕМА ТА АЛГОРИТМ ФУНКЦІОНУВАННЯ МПП. PAGEREF _Toc58900077 \h 15
HYPERLINK \l "_Toc58900078" 4.1. Опис структурної схеми МПП. PAGEREF _Toc58900078 \h 15
HYPERLINK \l "_Toc58900079" 4.2. Розподіл адресного простору. PAGEREF _Toc58900079 \h 16
HYPERLINK \l "_Toc58900080" 4.3. Алгоритм функціонування МПП. PAGEREF _Toc58900080 \h 17
HYPERLINK \l "_Toc58900081" 5. ЗАГАЛЬНА СТРУКТУРА ПРОГРАМИ РОБОТИ МПП. PAGEREF _Toc58900081 \h 19
HYPERLINK \l "_Toc58900082" 5.1. Опис програм вводу/виводу. PAGEREF _Toc58900082 \h 19
HYPERLINK \l "_Toc58900083" 5.2. Опис програми обробки інформації. PAGEREF _Toc58900083 \h 21
HYPERLINK \l "_Toc58900084" 5.3 Оцінка верхньої фінітної частоти вхідного аналогового сигналу. PAGEREF _Toc58900084 \h 22
HYPERLINK \l "_Toc58900085" 6. РЕАЛІЗАЦІЯ ОЗП ДЛЯ МПС. PAGEREF _Toc58900085 \h 23
HYPERLINK \l "_Toc58900086" 7. ОПИС ФУНКЦІОНАЛЬНОГО ВУЗЛА. PAGEREF _Toc58900086 \h 24
HYPERLINK \l "_Toc58900087" АНАЛІЗ РЕЗУЛЬТАТІВ ТА ВИСНОВКИ. PAGEREF _Toc58900087 \h 25
HYPERLINK \l "_Toc58900088" СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ. PAGEREF _Toc58900088 \h 26
HYPERLINK \l "_Toc58900089" ДОДАТОК 1. PAGEREF _Toc58900089 \h 27
HYPERLINK \l "_Toc58900091" ДОДАТОК 2. PAGEREF _Toc58900091 \h 28
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ.
ВСТУП.
Метою даної курсової роботи є синтез пристрою обробки аналогової інформації за допомогою мікропроцесора. Суть обробки полягає в тому, щоб перевести спочатку деякий початковий вхідний аналоговий сигнал у цифрову форму, перетворити вхідну функцію, залежно від конкретного варіанту, а потім перевести кінцеве значення обрахованої функції у аналогову форму. Зазвичай сигнал, що видається джерелом має аналогову форму, яка описується неперервною в часі функцією з миттєвими значеннями на певному інтервалі. Хоча передавання і обробка таких сигналів може здійснюватись у аналоговій формі, проте на сьогоднішній день широке застосування отримали системи передачі і обробки, в яких вхідні аналогові сигнали переводяться в цифрову форму, отримані цифрові сигнали передаються чи обробляються, на виході системи відбувається зворотне перетворення сигналів з цифрової в аналогову форму.
Цифрова форма представлення сигналів може забезпечити вищу завадостійкість, стабільність параметрів обробки при обробці сигналів, можливість побудови апаратури з використанням останніх досягнень мікроелектроніки.
Основні завдання при виконанні курсової роботи :
Поглиблення теоретичних знань в сфері технічних і програмних засобів пристроїв мікропроцесорних систем.
Набуття навичок роботи з технічною та довідниковою літературою із вибору АЦП і ЦАП.
Використання стандартних підпрограм з прикладного програмного забезпечення МП КР580ВМ80А.
Набуття навичок по розробці загальної структури МПП та по відлагодженню програмного забезпечення на мові Асемблер МП КР580ВМ80А.
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 фазово частотні залежності, що визначає тип фільтру.
Розглянемо задане рівняння цифрового фільтру :
EMBED Equation.3 (1.1)
де x(t) - вхідний аналоговий сигнал;
y(t) - вихідний аналоговий сигнал;
, ω - сталі величини.
Перед побудовою аналогової схеми на основі операційних підсилювачів для функціональної залежності (1.1) необхідно виразити y(t).
EMBED Equation.3 (1.2)
Звиразу випливає висновок про використання трьох блоків на операційних підсилювачах для реалізації фільтру, а саме: інтегратора, суматора, інвертора.
Опишемо ці блоки:
Виконує функцію: EMBED Equation.DSMT4
EMBED Visio.Drawing.6
Схема 1.1. Інтегратор
Виконує функцію: EMBED Equation.DSMT4
EMBED Visio.Drawing.6
Схема 1.2. Суматор
Виконує функцію:
EMBED Visio.Drawing.6
Схема 1.3. Диференціатор
Виконує функцію: EMBED Equation.DSMT4
EMBED Visio.Drawing.6
Схема 1.4. Інвертор
Схема фільтру на операційних підсилювачах буде мати вигляд:
EMBED Visio.Drawing.6
Рис. 1.5. Аналоговий фільтр на основі операційних підсилювачів.
Цифрові методи обробки інформації оминають недоліки аналогових схем пов’язаних з зовнішніми впливами. Тому в наступному розділі розглянемо синтез цифрового фільтру.
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:
EMBED Equation.3
Yn/τ = 1/τ2∙Yn-1 + Δt/τ2∙(Xn + Xn-1)/2 + 1/2∙(Xn - Xn-1)/t + 1/∙(Xn – 2∙Xn-1 + Xn-2)/Δt2 + τ∙Xn
Переносимо Yn в ліву сторону, все решта в праву. Наше рівняння набуде вигляду:
Yn = aXn + bXn-1 + сXn-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.
До найважливіших параметрів та характеристик АЦП належать:
- діапазон перетворення - різниця між максимальним та мінімальним значеннями вхідної напруги Uвх;
- нелінійність - похибка, зумовлена відхиленням статичної характеристики АЦП від лінійної; диференційна нелінійність визначає, наскільки більша або менша реальна сходинка між сусідніми кодами характеристики від ідеальної;
- час перетворення - інтервал часу від моменту заданої зміни напруги сигналом на вході АЦП до появи на його виході відповідного стійкого коду;
- розрізняльна здатність - значення одиниці МР n-розрядного АЦП; вона визначається як відношення максимального значення вхідного сигналу Uвх max до числа квантованих рівнів 2n.
АЦП послідовного наближення будують на основі ЦАП і логічної схеми, яка ним керує. Принцип роботи такого АЦП полягає у послідовному порівнянні з допомогою компаратора вхідної напруги з вихідною напругою ЦАП.
Таблиця 3.1.1.
Мікросхеми АЦП.
В результаті аналізу вище наведеної таблиці видно, що мікросхема К572ПВ3 є гіршою з точки зору швидкодії, проте задовільняє вимоги швидкодії і похибки перетворення для данної роботи, крім того, мікросхема в своєму складі має власний генератор тактових імпульсів. Мікросхема являє собою АЦП послідовного наближення, виконаний по технології КМОП. Кількість виводів – 18. Преваги даного АЦП над іншими:
- довжина слова рівна 8 біт, що співпадає з довжиною слова основних типів ВІС МП;
- управління його роботою здійснюється від МП з мінімальними затратами;
- часові характеристики співпадають з часовими характеристиками більшості ВІС МП;
- цифрові виходи дозволяють пряме підключення до вхідних портів і шин даних МП.
Алгоритм перетворення АЦП реалізується за допомогою регістра послідовних наближень, що включає зсувний регістр, і регістр пам”яті на RS-трігерах. В ньому виконується операція порозрядного зсуву логічної 1 по напрямку від старших розрядів до молодших, зберігання результату перетворення і порозрядному запису станів КН при зрівнянні вхідного аналогової напруги АЦП і напруги на виході ЦАП.
Логічні схеми управління і синхронізації регламентують весь процес взаємодії АЦП із зовнішніми пристроями. Для роботи потрібно подати сигнал EMBED Equation.DSMT4 , EMBED Equation.DSMT4 . Після скидання на виході формується сигнал 10000000. По сигналу початку перетворення запускається внутрішній асинхронний ГТІ, обслуговуючий обчислювальний процес і обмін даними. В свому складі АЦП містить ЦАП, буферний регістр пам”яті з трьома станами, логічні схеми управління та синхронізації, підсилювач, регістр послідовного наближення.
Нумерація та призначення виводів мікросхеми:
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора