Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Обчислювальна система обробки аналогової інформації
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Комп’ютерні науки
Кафедра:
Системи автоматизованого проектуваня
Інформація про роботу
Рік:
2008
Тип роботи:
Інші
Предмет:
Архітектура комп'ютерів
Група:
КН-313
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Мiністерство освiти та науки України
Нацiональний унiверситет "Львiвська політехніка"
Кафедра САПР
Курсова робота
з курсу "Архітектура комп’ютерів"
для студентів базового напрямку 6.08.04 “Комп’ютерні науки”
Обчислювальна система обробки аналогової інформації
Керiвник: Виконав:
Доцент кафедри САПР
Процько І. О. студент
"Допущено до захисту" група КН-313
__________2008 р. залiкова книжка
Оцiнка:
_______________
пiдпис ___________ пiдпис
_______________
Львів – 2008
Завдання до курсової роботи
з дисципліни “Архітектура комп’ютерів”
студента групи КН-313 Пушкаря І. М.
Завдання: Розробити компоненти апаратного і програмного забезпечення обчислювальної системи на базі мікропроцесорного пристрою (МП КР580ВМ80), яка включає аналогово-цифровий і цифро-аналоговий перетворювачі і виконує функцію цифрової обробки аналогової інформації. Обробка описується заданим пропорційно-інтегро-диференціальним рівнянням y(t)=f(x), що пов’язує аналогові сигнали x(t) на вході і y(t) на виході системи.
Тема: “Обчислювальна система обробки аналогової інформації”
Термін здачі проекту: __________
Початкові дані:
Останні дві цифри залікової книжки nm=81
За формулою li={([mn/ki]+[mn/ki])/ki}+1 одержано такі результати:
k1=19 l1=10 Рівняння: EMBED Equation.3
k2=3 l2=1 Розрядність АЦП: 8.
k3=2 l3=2 Полярність вхідного сигналу: двополярний.
k4=17 l4=1 Організація обміну МП з АЦП: через переривання контролера КР580ВН59 за адресою 00Е4 h.
k5=9 l5=1 Вид функціонального вузла: тактовий генератор (ГФ24).
Анотація.
Пушкар І. М. “Обчислювальна система обробки аналогової інформації”. Курсова робота. – НУ „Львівська політехніка”, каф.: САПР, дисципліна: “Архітектура комп’ютерів”, 2008.
Курсова робота складається з 45 сторінок, 13 таблиць, 16 рисунків, 1 додатка.
В даній курсовій роботі розроблено компоненти апаратного і програмного забезпечення обчислювальної системи, яка включає мікропроцесорний пристрій, аналогово- і цифро-аналогові перетворювачі і виконує обробку за функціональною залежністю аналогового сигналу. мікропроцесорного пристрою. Він включає аналогово-цифровий і цифро-аналоговий 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.
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………………………………………………………...…….16
3.3. Структура представлення даних……………………………………...……..20
4. Структурна схема та алгоритм функціонування МПП…………………………….21
4.1. Опис структурної схеми МПП………………………………………………21
4.2. Розподіл адресного простору………………………...…………………...…24
4.3. Алгоритм функціонування МПП…………………………………...……….25
5. Загальна структура програми роботи МПП…………………………………………29
5.1. Опис програм вводу, виводу. ……………………………………………….31
5.2. Опис програми обробки інформації……………………………………...…35
5.3. Оцінка верхньої фінітної частоти вхідного аналогового сигналу………...39
6. Опис функціонального вузла…………………………….……………………….….41
Аналіз результатів та висновки…………………………….…………………….…....44
Список використаної літератури……………………….…………………….…….....45
Додаток ............................................................................................................................46
Перелік умовних скорочень.
АЦП – аналогово-цифровий перетворювач;
БЕ – буферний елемент;
БР – буферний регістр;
ГТІ – генератор тактових імпульсів;
ДОН – джерело опорної напруги;
ДШВ/В – дешифратор каналів вводу/виводу;
ІС – інтегральна схема;
МП – мікропроцесор;
МПП – мікропроцесорний пристрій;
МПС – мікропроцесорна система;
МР – молодший розряд;
ОЗП – оперативний запам’ятовуючий пристрій;
ОП – операційний підсилювач;
ПЗП – постійний запам’ятовуючий пристрій;
ППІ – паралельний програмований інтерфейс;
РКС – регістр керуючого слова;
РЗП – регістр загального призначення;
СК – системний контролер;
СР – старший розряд;
СШ – системна шина;
ТГ – тактовий генератор;
ТТЛ – транзисторно–транзисторна логіка;
ЦАП – цифрово-аналоговий перетворювач;
ЦФ – цифровий фільтр;
ША – шина адрес;
ШД – шина даних;
ШК – шина керування;
ШФ – шинний формувач.
Вступ.
У даній курсовій роботі розглядається синтез пристрою обробки аналогової інформації за допомогою мікропроцесорного комплекту КР580. Обробка полягає в тому, щоб перевести деякий початковий вхідний аналоговий сигнал у цифрову форму, перетворити його відповідно до функціональної залежності EMBED Equation.3 , а потім перевести кінцеве значення 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.
4. Набуття навичок по розробці загальної структури МПП та по відлагодженню програмного забезпечення на мові Асемблер МП КР580ВМ80А.
Синтез аналогової схеми фільтру.
Пристрій, що реалізує на основі певної функціональної залежності перетворення вхідного аналогового сигналу у відповідний вихідний аналоговий сигнал називають аналоговим фільтром. Аналоговий фільтр може бути пасивним або активним. Активним називається фільтр, що побудований на основі операційних підсилювачів, пасивним – фільтр на R, L,C елементах, що утворюють RC-, LC- або RLC- ланки.
Основними елеметами активних аналогових фільтрів є інтергатор, диференціатор, інвертор та суматор.
Для синтезу аналогової схеми фільтру, згідно заданої функціональної залежності на основі операційних підсилювачів, розподілимо її на елементарні частини.
Рівняння функціональної залежності: EMBED Equation.3
EMBED Equation.3 реалізуємо за допомогою наступної функціональної залежності на ОП: EMBED Visio.Drawing.11 , де EMBED Equation.3 (інвертор).
2. EMBED Equation.3 реалізуємо за допомогою наступної функціональної залежності на ОП:
EMBED Visio.Drawing.11 , де EMBED Equation.3 (інтегратор).
3.Для реалізації суми попередніх елементів використаємо таку схему:
EMBED Visio.Drawing.11
, де EMBED Equation.3 (суматор).
Аналогова схема фільтру матиме вигляд:
EMBED Visio.Drawing.11
2. Синтез структурної схеми цифрового фільтру.
Вхідний аналоговий сигнал повинен бути перетворений у відповідний цифровий код. Але, розглянувши рівняння, ми бачимо, що воно призначене для обробки неперервного сигналу. Таким чином, необхідним є перетворення вхідного рівняння у такий вигляд, де значення аргументу та функції були б представлені у вигляді дискретних одиниць. Дискретизована відповідним чином інформація може бути оброблена пристроєм цифрової обробки – цифровим фільтром.
Задана функціональна залежність: EMBED Equation.3
Для часової дискретизації використовуємо наближені рівності:
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3 EMBED Equation.3
Виконаємо підстановку цих величин:
EMBED Equation.3
Внесемо в дужки і просумуємо спільні множники:
EMBED Equation.3
Виконаємо заміну:
Нехай, EMBED Equation.3, EMBED Equation.3, EMBED Equation.3
Тоді рівняння цифрового фільтру набуде вигляду:
EMBED Equation.3
Здійснимо перетворення:
EMBED Equation.3, тоді EMBED Equation.3
Оцінивши коефіцієнти, ми бачимо, що всі коефіцієнт є додатніми.
EMBED Visio.Drawing.11
Рис. 2.1. Структурна схема реалізації цифрового фільтра, де: Д-елемент затримки, Х-елемент множення, EMBED Equation.3 -суматор.
3. Вибір і обгрунтування типу 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 задовольняє вимоги швидкодії і похибки перетворення для даної 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-тригерах. 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 своєму складі АЦП містить ЦАП, буферний регістр пам'яті з трьома станами, логічні схеми управління та синхронізації, підсилювач, регістр послідовного наближення.
EMBED Visio.Drawing.11
Рис. 3.1.1. Умовне позначення АЦП К572ПВ3
Виводи мікросхеми:
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора