Разработка микропроцессорного устройства цифрового фильтра

Министерство образования и науки Украины

Харьковский национальный университет радиоэлектроники

Кафедра ТКС

Курсовая работа

пояснительная записка

“Разработка микропроцессорного устройства цифрового фильтра”

по курсу “Цифровые устройства и микропроцессоры ”

Выполнил: ст. гр.  ИСС – 01 – 3 Егурнов К. В. ______________

(подпись)

« »___________2003г.

Проверила: Нетикова Л. И. _____________

(подпись)

« »___________2003г.

 

Харьков 2003

СОДЕРЖАНИЕ

 

Реферат…………………………………………………….…………....4

Введение………………………………………………………………...5

1. Обзор аналогичных устройств………………….……...……………7

2. Выбранный вариант технического решения…….………………...11

3. Синтез проектируемого устройства………………………………..19

4. Разработка алгоритма программы проектируемого устройства…20

5. Программа на языке ассемблер…………...………………….…….25

6. Разработка и описание принципиальной схемы…………………..30

Вывод……....…………………………………………………….……..33

Список литературы……………………………………………….……34

Приложение А………………………………………………………….35

Приложение Б………………………………………………………….36
Р Е Ф Е Р А Т

Пояснительная записка: 34 с., 12 рис.

Цель работы – построение цифрового фильтра с применением современных микропроцессорных систем, освоение методов автоматического проектирования и совершенствование навыков программирования на языке Ассемблер.

В работе использован микропроцессор фирмы MICROCHIP серии PIC16C711, имеющей возможности аналоговой обработки сигналов. ЦАП не входит в состав микроконтроллера и вынесен отдельно, его входы подключены к порту B.

В ходе проектирования были использованы не все ресурсы микропроцессорной системы, поэтому имеется возможность совершенствования устройства. К примеру, можно построить алгоритм цифровой обработки нескольких аналоговых сигналов, используя для каждого сигнала свой канал и программу вычислений.

Программа, написанная на языке Ассемблер, является универсальной для всех микроконтроллеров фирмы MICROCHIP, имеющих возможность аналоговой обработки сигналов. Необходимо лишь сконфигурировать порты и учесть спецификацию РОН и специальных регистров в соответствии с документацией на требуемую модель.

Благодаря современным технологиям разработчик устройств цифровой обработки сигналов может в кратчайшие сроки составлять высокопроизводительные системы с дальнейшим доведением их до производства.

Наличие большого выбора недорогих высокопроизводительных микропроцессорных устройств зарубежного производства на рынке Украины позволяет студенту, радиолюбителю реализовывать свои схемы и алгоритмы в виде технически готового устройства.

ВВЕДЕНИЕ

Цифровая обработка сигнала – это арифметическая обработка в реальном масштабе времени последовательности значений амплитуды сигнала, определяемых через равные временные промежутки. Примерами цифровой обработки являются:

·     фильтрация сигнала;

·     свертка двух сигналов;

·     вычисление значений корреляционной функции двух

сигналов;

·     усиление, ограничение или трансформация сигнала;

·     прямое/обратное преобразование Фурье.

Аналоговая обработка сигнала, традиционно используемая во всех радиотехнических устройствах, является во многих случаях более дешевым способом достижения требуемого результата. Однако тогда, когда требуется высокая точность обработки, миниатюрность устройства, стабильность его характеристик в различных температурных условиях функционирования, цифровая обработка оказывается единственным приемлемым решением.

 R2

x(t) x(t) C  y(t)

 R1

y(t)

t  t

входной сигнал выходной сигнал

Рисунок 1.1 - Аналоговая фильтрация сигнала

Пример аналоговой фильтрации приведен на рисунке 1. Используемый в фильтре операционный усилитель позволяет расширить динамический диапазон обрабатываемых сигналов. Форма амплитудно-частотной характеристики фильтра определяется величинами R2, C. Для аналогового фильтра сложно обеспечить высокое значение добротности, характеристики фильтра сильно зависят от температурного режима. Компоненты фильтра вносят дополнительный шум в результирующий сигнал. Аналоговые фильтры трудно перестраивать в широком диапазоне частот.

Важнейшая особенность цифрового фильтра заключается в том, что подбором определенных значений коэффициентов разностного уравнения, описывающего выходной сигнал, можно выполнить преобразование входного сигнала, которое будет нереализуемо при использовании аналогового фильтра. Само устройство, реализующее цифровую фильтрацию, будет иметь компактные размеры и не будет требовать особой технической настройки.