Навигация
Оценка быстродействия устройства
20489
знаков
1
таблица
3
изображения
6. Оценка быстродействия устройства
Быстродействие фильтра в рабочем режиме оценим как время, необходимое для обработки каждого прерывания процессора. Рабочая программа фильтра линейная (не содержит разветвлений), поэтому общее число машинных тактов, требуемых для выполнения программы, получим как сумму машинных тактов всех последовательно выполняемых команд, составляющих рабочий цикл процессора. Сумма машинных тактов для рабочего цикла приведенной выше программы равна 531. Из этого следует вывод, что процессор не успеет выполнить подпрограмму обслуживания прерывания за интервал дискретизации TД. При частоте FCLK МП = 1,5 МГц FД = 4.3 кГц (349 машинных тактов процессора). Поэтому тактовая частота процессора должна быть увеличена. Примем FCLK МП = 3 МГц, что для заданной БИС МП допустимо, но при этом следует вернуться к вопросам формирования тактовых импульсов для АЦП и входных импульсов таймера.
Повышение тактовой частоты МП может быть также необходимым, если ставить задачу увеличения динамического диапазона представления данных для входного сигнала. При однобайтной обработке данных вследствие масштабирования шумы квантования увеличиваются в kМ раз. Их уменьшения можно добиться переходом к двухбайтному представлению данных при хранении и обработке, что приведет, естественно, к увеличению длины программы и числа машинных тактов для ее реализации.
Уточнение аппаратной части фильтра
Принятые ранее решения по аппаратной части и программе изменятся в минимальной степени, если при FCLK МП = 3 МГц тактовые импульсы для АЦП и таймера с частотой FCLK АЦП= FCLK Т = 1,5 МГц получить путем деления в два раза в счетном триггере. Для этого можно применить ИС КМОП К564ТВ1 (сдвоенный JK-триггер с динамическим тактовым входом и асинхронными RS-входами).
7. Расчёт АЧХ фильтра
Разностное уравнение проектируемого фильтра в общем виде можно представить следующим образом:
yn = b 20X n + b 21X n – 1 + b 22X n – 2 – a 21 y n – 1 – a 22 y n – 2.
Коэффициенты b1i , a1i , b2i , a2i определяют характеристики фильтра. При значениях коэффициентов фильтр имеет АЧХ фильтра верхних частот
b 20 = 1;b 21 = 0;b 22 = 1.1; a 21 = 0.999;a 22 = 0.000
Разностное уравнение задает во временной области порядок получения выходной последовательности отсчетов из входной. В z-плоскости свойства цифрового фильтра описывает передаточная функция H(z), которая при двухкаскадной структуре и для приведенного выше разностного уравнения имеет вид:
При z = e jwT = e j2pfT, где Т = ТД, сигнал на входе фильтра – синусоида с частотой f и с единичной амплитудой, а функция H(e j2pfT) равна частотной характеристике фильтра, из которой можно получить АЧХ и ФЧХ.
Значения коэффициентов разностного уравнения определяют форму и параметры частотных характеристик, поэтому для выявления влияния их приближенного представления следует рассчитать АЧХ при заданных (точных) и реальных (приближенных) значениях коэффициентов:
 |
AT(f) = ôHТ(e j2pfT)ô и AР(f) = ôHР(e j2pfT)ô.
Заключение
В данной курсовой работе была построена схема цифрового устройства и разработана программа, обеспечивающая работу данного устройства как цифрового фильтра верхних частот. Устройство имеет высокое быстродействие и в полной мере удовлетворяет требованиям технического задания. Цифровые фильтры имеют свои преимущества и недостатки перед аналоговыми.
Аналоговые фильтры физически реализуемы, если в их передаточных функциях степень полинома числителя не выше степени полинома знаменателя. Цифровые фильтры не предъявляют таких ограничений, и, таким образом, они могут иметь характеристики, добиться которых в аналоговых фильтрах невозможно.
К недостаткам цифрового фильтра можно отнести неточность представления коэффициентов вследствие ограниченной разрядности процессора.
Список использованных источников
1. Рафикузаман М. Микропрцессоры и машинное проектирование микропроцессорных систем: В 2-х кн. Пер. С англ.-М.: Мир, 1988.
2. Микропроцессорный комплект К1810: Структура, программирование, применение: Справочная книга/ Ю.М. Казаринов, В.Н. Номоконов, Г.С. Подклетнов, Ф.В. Филиппов; Под ред. Ю.М. Казаринова.- М.: Высш. шк., 1900.
3. Проектирование импульсных и цифровых устройств радиотехнических систем: Учеб. Пособие для радиотехнич. спец. вузов/Гришин Ю.П., Катаков В.М. и др.; Под ред. Ю.М. Казаринова. – М.: Высш. шк., 1985.
4. Калабеков Б.А. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов: Учеб. пособие для вузов. –М.: Радио и связь, 1988.
5. Микропроцессоры: системы программирования и отладки / В.А. Мясников, М.Б. Игнатьев, А.А. Кочкин, Ю.Е. Шейнин; Под ред. В.А. Мясникова, М.Б. Игнатьева. – М.: Энергоатомиздат, 1985.
6. Балашов Е.П. и др. Микро- и мини-ЭВМ / Е.П. Балашов, В.Л. Григорьев, Г.А. Петров: Учебное пособие для вузов. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1984.
Похожие работы
... пропускают или задерживают сигналы, лежащие в определённых полосах частот. Фильтры можно классифицировать по их частотным характеристикам: 1. Фильтры нижних частот (ФНЧ) – пропускают все колебания с частотами не выше некоторой частоты среза и постоянную составляющую. 2. Фильтры верхних частот (ФНЧ) – пропускают все колебания не ниже некоторой частоты среза. 3. Полосовые фильтры (ПФ) – ...
... электрической схемы (создается файл с расширением .SYM); - построения/редактирования принципиальной электрической схемы аналогового или цифрового устройства (создается файл с расширением .SCH). Программа входит в систему автоматизированного проектирования больших интегральных схем на персональном компьютере (PCAD). Программа работает с пользовательской и библиотечной базами данных и выполняет ...
... для каждого звена составим разностные уравнения: 1) первое звено: ; 2) второе звено: ; 3) третье звено: . Результирующее разностное уравнение для цифрового фильтра будет иметь вид: .4 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ПРОГРАММЫ ПРОЕКТИРУЕМОГО УСТРОЙСТВА Прежде чем приступить к программированию устройства необходимо основательно изучить его внутреннюю структуру и возможности ресурсов. ...
... со строго постоянным коэффициентом передачи в полосе пропускания, бесконечным ослаблением в полосе подавления и бесконечной крутизной спада при переходе от полосы пропускания к полосе подавления. Проектирование активного фильтра всегда представляет собой поиск компромисса между идеальной формой характеристики и сложностью ее реализации. Это называется "проблемой аппроксимации". Во многих случаях ...
0 комментариев