Навигация
Разработка и отладка программного обеспечения
29613
знаков
4
таблицы
3
изображения
4. Разработка и отладка программного обеспечения
Программа, реализующая приведенные выше алгоритмы, разработана для микропроцессора КР1821ВМ85. При создании программы использовался в качестве компилятора кросс-ассемблер ASM80, позволяющий с помощью директив и меток, располагаемых в тексте программы, уйти от прямых физических адресов. Для пошагового анализа работы программы, выявления и исправления ошибок в реализации алгоритмов использовался отладчик DEB80. Исходный текст программы, а также ее листинг с указанием физических адресов, приведены ниже. Основная часть программы, реализующая алгоритм фильтрации, занимает ячейки ПЗУ с адреса 0500(16) по 0598(16) включительно, то есть 152 байта памяти. На исполнение основной части программы с момента рестарта RST 7.5. уходит 727 машинных тактов при максимально допустимом числе их N=1000, то есть программа, работая, укладывается в интервал дискретизации с запасом по времени » 25 %, что означает выполнение одного из требований к устройству – обработка сигнала в реальном масштабе времени.
Ввиду отсутствия в обобщенной структуре фильтра обратных связей и конечности цифровой импульсной характеристики фильтр абсолютно устойчив, то есть любое входное возмущение не приведет к генерации.
Исходя из того, что переходная характеристика не имеет выброса и стремится к единице, можно утверждать, что при условии корректной реализации алгоритма не будет происходить переполнения разрядной сетки, то есть переходной процесс не превышает постоянный входной уровень, а установившийся режим в точности повторяет его. Это относится и к максимально допустимым цифровым значениям входных отсчетов. Переполнение может иметь место при некоторых упущениях в реализованной программе, например, когда результаты всех умножений ( на 0.4, 0.65, 0.1 ) округлятся в большую сторону. Однако особый способ реализации умножения на 0.1 ( вычитанием из единицы ) исключает такую возможность.
С целью проверки на переполнение был осуществлен ручной и автоматический расчет работы программы. В качестве исходных принимались два критических случая – минимального и максимального постоянных уровней на входе.
В первом случае от АЦП приходил максимальный отсчет FFh, который после перехода к дополнительному коду принимал значение 7Fh. Далее это значение умножалось согласно алгоритму на 0.4, и результат 33h записывался в ячейку 500А. Он же умножался затем на 0.65 ( результат 23h – в ячейку 500В ) и на 0.1 ( результат 03h – в ячейку 500С ). Перед суммированием эти результаты были занесены в ячейки 5000 – 5009 согласно рис. . В итоге суммирование дало результат, равный входному: 03h + 23h + 33h + 23h + 03h = 7Fh – он и был отправлен в порт В.
Во втором случае входной отсчет имел значение 00h, после преобразования 80h, после умножения - CDh, E0h и FАh в ячейках 500А, 500В и 500С соответственно. Эти же значения помещаются в другие рабочие ячейки, соответствующие алгоритму суммирования. Результат суммирования: FAh + E0h + CDh + E0h + FAh = 81h – был отправлен в порт.
И в том, и в другом случае переполнения не произошло.
5. Погрешность расчета, связанная с конечным представлением коэффициентов
Ранее уже отмечалось, что заданные коэффициенты представлены округленно: 0.4 как 0.3984325, 0.65 как 0.6484375. Нетрудно показать, что умножение на 0.1 фактически является умножением на 0.1015625. Поэтому реальная амплитудно-частотная характеристика фильтра будет отличаться от заданной с помощью передаточной функции. Однако отличия истинных коэффициентов от заданных столь мало, что реальная АЧХ практически не отличается от заданной, показанной на рис. .
Другим существенным фактором искажений является конечное представление самих отсчетов. Так, после умножения на 0.4, а затем на 0.1, существенными остаются только разряды с 5-го по 7-й, причем 7-й – знаковый. Остальные 5 разрядов по сути отбрасываются, то есть возможна ситуация, когда при изменении значения отсчета в пределах 1Fh результат умножения на коэффициент 0.1 остается неизменным. Это также влияет на погрешность при расчете.
6. Описание принципиальной схемы устройства
Принципиальная схема цифрового фильтра поясняет электрические соединения между отдельными элементами, которыми являются:
1) цифровые микросхемы комплекта КР1821, обеспечивающие минимальную конфигурацию микропроцессорной системы;
2) микросхема аналогово-цифрового преобразователя;
3) микросхема устройства выборки и хранения;
4) схема формирования управляющих стробов, состоящая из двух RC-цепей и элементов И-НЕ, использующихся в качестве инверторов;
5) операционные усилители, служащие в качестве развязывающих элементов и основа схемы смещения и масштабирования;
6) четыре разъема:
а) для входного сигнала ( может использоваться стандартный разъем типа JACK );
б) для вывода параллельного кода отсчета;
в) разъем питающих напряжений и заземления;
г) разъем синхронизации с внешним устройством.
7) вспомогательные элементы.
Заключение
В данной курсовой работе был спроектирован цифровой сглаживающий фильтр на основе комплекта микросхем КР1821ВМ85. По результатам разработки фильтра можно выработать следующие рекомендации по диагностике неисправностей в процессе эксплуатации.
1) Если данные не выводятся в выходной порт, необходимо проверить наличие сигнала синхронизации выборки на выходе TOUT ( вывод 6 микросхемы DD3 ), а также его форму и период.
2) Если данные есть, но они явно искажены, возможная причина неисправности заключается в рассогласовании работы цепи формирования управляющих стробов, и необходимо проверить наличие и форму сигналов на входах 22 DD5 и 13 DA3, их соответствие диаграммам.
Возможно также, что причиной рассинхронизации является перегрузка выхода СИНХР фильтра: рекомендуется подключать этот выход не более чем к одному внешнему устройству.
Кроме того, следует проверить наличие аналогового сигнала на выходах операционных усилителей и УВХ, соответствие его требованиям ко входному сигналу АЦП.
В остальных случаях причиной неисправности может являться отказ вспомогательных элементов или микросхем.
Список литературы
1. Рафикузаман М. Микропроцессоры и машинное проектирование микропроцессорных систем: В 2-х кн. Кн.1. Пер. с англ.-М.: Мир , 1988.
2. Р. Токхайм. Микропроцессоры. Курс и упражнения. Пер. с англ. В.Н Грасевиче и Л.А. Ильяшенко. М.: Энергоатомиздат, 1988
3. Щелкунов Н.Н., Дианов А.П. Микропроцессорные средства и системы.- М.: Радио и связь,1989.
4. Федорков Б.Г., Телец В.А. Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование, параметры, применение.- М.: Энергоатомиздат, 1990.
5. Микропроцессорный комплект К1810: Структура, программирование, применение: Справочная книга. Под ред. Ю.М.Казаринова.- М.: Высш. шк., 1990.
6. Программирование для микропроцессора К580: Методические указания к лабораторным работам / РГРТА.; Сост.: В.Н.Локтюхин, Ю.А.Сосулин. Рязань, 1996.
7. Перельман Б.П. Отечественные микросхемы и их зарубежные аналоги : справочник. М: 1998
Похожие работы
... интервал дискретизации Так как, tmax <Tд, то быстродействие устройства вполне достаточно для обработки выборки в реальном масштабе времени . Составление принципиальной схемы устройства и ее описание Принципиальная схема цифрового фильтра содержит след. микросхемы: DD1 – МП К1821ВМ85 DD2 – ПЗУ К1821РФ55 DD3 – ОЗУ К1821РУ55 DD4 – ЦАП К1108ПА1Б DА5 - ОУ К574УД1 DD6- К174ЛЕ5 ...
... С2 и транзистор оптрона VT1.2 образуют обратную связь для регулирования ШИМ, которая подается на вывод "С" микросхемы DA1 через полосовой фильтр, образованный на R1, С4, С5 и устраняющем коммутационные помехи оптроне. Резистором R5 осуществляется ограничение выходного тока преобразователя, а при помощи R4 устанавливается входной диапазон напряжений. Вторичная обмотка трансформатора TV1 разбита ...
... данных в режиме простого обмена данными; q таймер (РУ55) останавливается; q содержимое ячеек ОЗУ и буферных регистров портов (РУ55) сохраняется. 3. Разработка общего алгоритма функционирования фильтра Общий алгоритм функционирования фильтра строится на основе выводов и определений, сделанных при анализе задачи, и включает в себя все функции устройства, реализуемые аппаратно и реализуемые ...
... , 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 ...
0 комментариев