Пристрій мікропроцесорної обробки аналогової інформації (стр. 1 из 6)
Міністерство освіти і науки України
Національний університет “Львівська Політехніка”
Кафедра САПР
Курсова робота
з курсу“ Комп’ютери та мікропроцесорні системи”
Пристрій мікропроцесорної обробки
аналогової інформації
Керівник: Виконав:
Процько І.О. студент: _________
“Допущено до захисту” група: КН-________
_____________2004р. Залікова книжка № ________
Оцінка: _________________
підпис______________ підпис___________________
Львів – 2004
Завдання на курсову роботу
Тема курсової роботи: “Мікропроцесорна обробка аналогової інформації”.
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.
Термін здачі курсової роботи: 29.12.2004 року.
Початкові дані:
Функціональна залежність: 
Розрядність АЦП і ЦАП: 12;
Полярність вхідного сигналу: двополярний;
Організація обміну з АЦП: через переривання RST 5; використати 1-й режим роботи КР580ВВ55;
Об’єм ОЗП: 8Кб; організація мікросхеми пам’яті: 2048x8;
Вид функціонального вузла: системний контролер з використанням КР580ВК28.
Анотація
“Пристрій мікропроцесорної обробки аналогової інформації”. Курсова робота. – НУ ”Львівська політехніка”, каф.: САПР, дисципліна: “Комп’ютери і мікропроцесорні системи”, 2004.
Курсова робота складається з 35 сторінок, 11 таблиць, 16 схем, 1 додатку.
В даній роботі розроблено компоненти апаратного і програмного забезпечення мікропроцесорного пристрою, який включає аналого - і цифро-аналогові перетворювачі і виконує обробку за функціональною залежністю 
. 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.
Виконання курсової роботи має за мету: поглиблення теоретичних знань, технічних і програмних засобів мікропроцесорних пристроїв; розвиток навиків самостійної розробки загальної структури МПП з аналогово-цифровим і цифро-аналоговим перетворенням інформації, побудови принципових схем окремих вузлів принципів, розробки та відлагодження програмного забезпечення на мові асемблеру мікропроцесора КР580ВМ80; набуття навиків роботи з технічною та довідниковою літературою з питань реалізації ряду вузлів МПП, вибору аналого-цифрового і цифро-аналогово перетворювачів (АЦП і ЦАП), використання стандартних підпрограм з прикладного програмного забезпечення МП КР580ВМ80.
Зміст
Перелік умовних скорочень
Вступ
1. Синтез аналогової схеми фільтру
2. Синтез структурної схеми цифрового фільтру
3. Вибір і обґрунтування типу АЦП і ЦАП
3.1 Вибір типу АЦП
3.2 Вибір типу ЦАП
3.3 Структура представлення даних
4. Структурна схема та алгоритм функціонування МПП
4.1 Опис структурної схеми МПП
4.2 Розподіл адресного простору
4.3 Алгоритм функціонування МПП
5.Загальна структура програми роботи МПП
5.1 Опис програм вводу, виводу
5.2 Опис програми обробки інформації
5.3 Оцінка верхньої фінітної частоти вхідного аналогового сигналу
6. Опис функціонального вузла
Аналіз результатів та висновки
Список використаної літератури
Додаток 1
Перелік умовних скорочень
| Скорочення | Пояснення |
| МПОПГТІТІШКШДШАППІПКПРЗКРКСЦІСІСТТЛАЦПЦАПВІСЕОМОЗППЗПКМОН | мікропроцесор;операційний підсилювач;генератор тактових імпульсів;тактові імпульси;шина керування;шина даних;шина адрес;програмований паралельний інтерфейс;програмований контролер переривань;регістри загального користування;регістр керуючого слова;цифрові інтегральні мікросхеми;інтегральна схема;транзисторно транзисторна логіка;аналогово-цифровий перетворювач;цифро-аналоговий перетворювач;велика інтегральна схема;електронно-обчислювальні машини;оперативний запам’ятовуючий пристрій;постійний запам’ятовуючий пристрій;комплементарний метал оксид напівпровідник; |
Вступ
Сучасний рівень автоматизації в промисловості значною мірою забезпечується застосуванням систем програмного керування на базі мікропроцесорних обчислювальних пристроїв. Тому спеціалісти, які експлуатують та проектують системи автоматичного керування, повинні володіти відповідними знаннями не тільки для програмування мікропроцесорних обчислювальних пристроїв, але й для побудови та функціонування мікропроцесорних систем, мати навики роботи з ними для використання під час проектування та експлуатації систем програмного керування найрізноманітнішими пристроями та механізмами. Адже сфери використання мікропроцесорних пристроїв та систем надзвичайно різноманітні. Це універсальні обчислювальні пристрої – комп’ютери та калькулятори, а поза тим – системи керування електроприводами промислових механізмів та установок, робототехніка, системи контролю та сигналізація, електропобутова техніка, електричні системи і комплекси транспортних засобів тощо.
Електроніка як галузь техніки розвивається виключно швидкими темпами. Вона пройшла шлях від громіздких ламп до компактних транзисторів які з часом майже повністю замінили великі інтегральні схеми з густиною розміщення компонентів до десятків мільйонів транзисторів на одному кристалі. Зараз відбувається глобальні інтеграція електронних пристроїв: наприклад ядро мікропроцесора Pentium II з частотою 400 MHz запросто поміщається на монеті в 25 копійок, а сам персональний комп’ютер на його основі без проблем поміщається на письмовий стіл, тоді як років 10 назад набагато менш потужні системи займали величезні приміщення і коштували купу грошей; мобільний телефон, процесор якого по потужності наближається до всієї обчислювальної потужності Пентагону 70-х років запросто ховається в долоні.
Забезпечення високого технічного рівня автоматичних систем управління, радіотехнічних комплексів, засобів зв’язку, гнучких автоматизованих виробництв можливе лише на основі оптимального розподілу функцій між цифровими та аналоговими частинами в межах конкретної системи. Тому аналогові мікросхеми поряд із цифровими мікросхемами широко застосовуються у сучасних радіоелектронних засобах для підсилення, перетворення та обробки аналогових сигналів. Одночасно з розвитком інтегральної технології методи розробки та застосування аналогових мікросхем стають дійовим засобом успішного розв’язання складних інженерних задач проектування радіоелектронної апаратури за умови оволодіння ними інженером-розробником.
1. Синтез аналогової схеми фільтру
Пристрій, що реалізує на основі певної функціональної залежності перетворення вхідного аналогово сигналу у аналоговий вихідний сигнал називають аналоговим фільтром. Передавальна характеристика аналогово фільтру забезпечує відповідні амплітудно-частотні та фазово частотні залежності, що визначає тип фільтру.
У відповідності до індивідуального завдання функціональна залежність виглядає наступним чином:
де x(t) – вхідний аналоговий сигнал; y(t) – вихідний аналоговий сигнал;
Виразимо y(t):
; (1.1)На схемі.1 зображена функціональна схема аналогово фільтру. На основі ОП1,ОП3, ОП4 зібрано схему диференціатора, на ОП2,ОП5 – схема інвертування, на ОП6 – схема додавання.
Схема 1. Функціональна схема аналогового фільтра
А константи при змінних тоді будуть виражені так:
; 
; 
;2. Синтез структурної схеми цифрового фільтру
Технічні характеристики аналогових схем фільтрів на практиці обмежені та потребують схем корекції від температурного дрейфу та інших зовнішніх впливів. Цифрові методи обробки інформації оминаєть 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.
В лінійних системах вхідний х(t) та вихідний y(t) аналогові сигнали в загальному випадку зв’язані пропорційно-інтегро-диференціальним законом регулювання. Розглянемо перехід від пропорційно-інтегро-диференціальної функціональної залежності до її представлення в кінцево-різницевій формі.
Дискретизація аналогово рівня полягає в заміні безперервної величини її дискретними відліками ( x(t)®xn, y(t) ®yn ) і відповідними перетвореннями похідних та інтегралів. Очевидна дискретизація першої похідної – її заміна першою скінченною різницею:
де Dt –інтервал дискретизації.
Аналогічно скінченні різниці використовуються для дискретизації похідних вищих порядків. Так, наприклад, похідна другого порядку може бути замінена виразом: