NOP
1
0065h
NOP
1
0066h
NOP
1
0067h
NOP
1
0068h
NOP
1
0069h
NOP
1
006Ah
NOP
1
006Bh
NOP
1
006Ch
NOP
1
006Dh
NOP
1
006Eh
NOP
1
006Fh
NOP
1
0070h
NOP
1
0071h
NOP
1
0072h
NOP
1
0073h
NOP
1
0074h
MOVF YK1, 0
YK1®W
1
0075h
MOVWF YK2
W® YK2
1
0076h
MOVF YK, 0
YK ®W
1
0077h
MOVWF YK1
W® YK1
1
0078h
RRF UM, 0
Циклический сдвиг вправо через триггер переноса
1
0079h
ADDWF YNN
W=W+ YNN
1
007Ah
MOVWF YN
W® YN
1
007Bh
ADDWF YK
W=W+ YK
1
007Ch
BCF STATUS, C
Очистка триггера переноса
1
007Dh
RRF W, 0
Циклический сдвиг вправо через триггер переноса
1
007Eh
ADDWF W, 0
W=W+W
1
007Fh
ADDWF YLL
W=W+ YLL
1
0080h
MOVWF YL
W® YL
1
0081h
MOVWF PORTB
W® PORTB
1
0082h
MOVF YN1, 0
YN1®W
1
0083h
MOVWF YN2
W® YN2
1
0084h
MOVF YN, 0
YN ®W
1
0085h
MOVWF YN1
W® YN1
1
0086h
MOVF YL, 0
YL ®W
1
0087h
MOVWF YL1
W® YL1
1
0088h
MOVF UM, 0
UM ®W
1
0089h
MOVWF UM1
W® UM1
1
008Ah
GOTO M2
Безусловный переход на метку
1
END
Всего вместе с программой обработки прерывания
283
Время выполнения программы 56 мкс.
Операции NOP предназначены для синхронизации работы АЦП с программой. Также для этой цели было добавлено 4 команды перед операциями над текущим значением отсчета. В составленном алгоритме данные коррекции небыли предусмотрены. Время выполнения программы, реализующей цифровой фильтр, равно 49 мкс. Интервал дискретизации сигнала равен 24,6 мкс, соответственно частота дискретизации равна 41000Гц. В программе используются два перехода: один для обнуления ОЗУ, другой – для возврата программы на место запуска АЦП. При использовании более современных PIC процессоров возможно исключение операций NOP.
6 РАЗРАБОТКА И ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ
Для технической реализации ЦФ необходимы следующие элементы:
- процессор;
- ЦАП;
- Блок питания от сети 220 В, 50 Гц.
Описание процессора:
Основным блоком ЦФ является процессор PIC16C711 (рис.6.1). Приведём краткую характеристику интересующих для данной задачи выводов процессора.
RA4/RTCC - Вход через триггер Шмита. Ножка порта ввода/вывода с открытым стоком или вход частоты для таймера/счетчика RTCC. RA0/AIN0 - Двунаправленная линия ввода/вывода. Аналоговый вход канала 0. Как цифровой вход имеет уровни ТТЛ.
RA1/AIN1 - Двунаправленная линия ввода/вывода. Аналоговый вход канала 1. Как цифровой вход имеет уровни ТТЛ.
RA2/AIN2 - Двунаправленная линия ввода/вывода.Аналоговый вход канала 2. Как цифровой вход имеет уровни ТТЛ.
RA3/AIN3/Vref - Двунаправленная линия ввода/вывода. Аналоговый вход канала 3. Как цифровой вход имеет уровни ТТЛ.
RB0/INT - Двунаправленная линия порта вывода или внешний вход прерывания. Уровни ТТЛ.
RB1 - RB5 - Двунаправленные линии ввода/ вывода. Уровни ТТЛ.
RB6 - Двунаправленные линии ввода/ вывода. Уровни ТТЛ.
RB7 - Двунаправленные линии ввода/ вывода. Уровни ТТЛ.
/MCLR/Vpp - Низкий уровень на этом входе генерирует сигнал сброса для контроллера. Активный низкий. Вход через триггер Шмитта.
OSC1 - Для подключения кварца, RC или вход внешней тактовой частоты.
OSC2 /CLKOUT - Генератор, выход тактовой частоты в режиме RC генератора, в остальных случаях - для подключения кварца.
Vdd - Напряжение питания.
Vss – Общий (земля).
RA2/AIN2 1 18 RA1/AIN1
RA3/AIN3/Vref RA0/AIN0
RA4/RTCC OSC1/CLKIN
/MCLR/Vpp OSC2/CLKOUT
Vss PIC16C711 Vdd
RB0/INT RB7
RB1 RB6
RB2 RB5
RB3 9 10 RB4
Рисунок 6.1 – Выводы процессора PIC16C711
Описание ЦАП:
В качестве ЦАП используется микросхема фирмы Analog Devices AD7302. Данный ЦАП имеет следующие основные характеристики:
AD7302 двойной, 8-битный ЦАП, который работает от однополярного источника питания с напряжением +2.7 - +5.5 В. AD7302 имеет интерфейс, совместимый параллельным выходом микропроцессоров и цифровых сигнальных процессоров (DSP). Интерфейс обладает высокоскоростными регистрами и двойной буферизированной логикой. Данные загружаются при повышенном уровне на CS или WR. С помощью пина ~A/B выбирают какой из 2 встроенных ЦАП будет использоваться.
Приведём краткую характеристику интересующих для данной задачи выводов ЦАП.
D7-D0 - Параллельные информационные входы. 8-битные данные загружаються во входной регистр AD7302 под управлением CS и WR.
CS - Выбор кристалла. Активный низкоуровневый логический ввод.
WR - Ввод записи. Активный низкоуровневый логический ввод. Используеться вместе CS и A/B, чтобы писать данные в регистр выбранного ЦАП.
A/B – Выбор ЦАП.
PD – Активный низкоуровневый ввод, используемый для перехода в режим потребления малой мощности.
LDAC – Логический ввод загрузки ЦАП. Когда на этот ввод подаеться низкий уровень, оба ЦАП синхронно обновляются со своими регистрами.
CLR – Асинхронный вход сброса. Когда на него подаеться низкий уровень, все регистры ЦАП обнуляються и на выход напряжение не поступает.
Vdd – Напряжение питания.
REFIN – Внешний ввод ссылки. Может использоваться как ссылка для обоих ЦАП. Диапазон этого ввода 1 В – Vdd/2.
AGND – Земля для аналоговой части микросхемы.
VoutB – Аналоговый вывод ЦАП B.
VoutA – Аналоговый вывод ЦАП А.
DGND – Земля для цифровой части схемы.
DB7 1 20 DGND
DB6 VoutA
DB5 VoutB
DB4 AGND
DB3 AD7302 REFIN
DB2 Vdd
DB1 CLR
DB0 LDAK
CS PD
WR 10 11 A/B
Рисунок 6.2 – Выводы ЦАП AD7302
Блок питания от сети 220 В, 50 Гц :
На рисунке 6.3 приведена простая схема блока питания на 3 В (ток в нагрузкеке 200 мА) с автоматической электронной защитой от перегрузки (Iз = 250 мА). Уровень пульсации выходного напряжения не превышает 1 мВ.В схеме в качестве источника опорного напряжения используется светодиод HL1. Трансформатор Т1 можно приобрести из унифицированной серии ТН любой, но лучше использовать самые малогабаритные ТИ1-127/220-50 или ТН2-127/220-50. Подойдут также и многие другие типы трансформаторов со вторичной обмоткой на 5...6 В. Конденсаторы С1...СЗ типа К50-35. Схема использует интегральный стабилизатор DA1, для нормальной работы микросхемы необходимо, чтобы входное напряжение превышало выходное не менее чем на 3,5 В. Это снижает КПД стабилизатора за счет тепловыделения на микросхеме — при низком выходном напряжении мощность, теряемая в блоке питания, будет превышать отдаваемую в нагрузку. Необходимое выходное напряжение устанавливается подстроечным резистором R2. Микросхема устанавливается на радиатор.
Рисунок 6.2 – Схема генератора
ВЫВОД
Спроектированная система является достаточно простой. Схема электрическая принципиальная составлялась на ПК с использованием пакета ACCEL. С помощью утилит, входящих в данный пакет, можно провести трассировку печатной платы по готовой схеме электрической принципиальной и довести проект до готового изделия.
По результатам курсового проекта можно оценить погрешности связанные с оцифровкой сигнала. Основную погрешность будет вносить ограниченная восемью разрядами шина АЦП, чем больше уровней квантования - тем лучше. Также, ввиду отсутствия операций с плавающей точкой, деление на два нечетных чисел будет давать неточный результат.
Для оцифровки аналоговых сигналов должно выполняться условие . На практике и выше для улучшения качества передаваемого сигнала. Спектр речевого сигнала качественной телефонии составляет 0,3 – 3,4 кГц в соответствии с установленным международным стандартом. Цифровой фильтр, спроектированный в ходе курсовой работы, удовлетворяет требованиям обработки не только сигналов качественной речи, но и сигналов с верхней частотой спектра 15..20кГц (музыка, каналы ШК и т.д.).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Калабеков Б. А. Микропроцессоры и их применение в системах
передачи и обработки сигналов: Учеб. Пособие для вузов. – М.:
Радио и связь, 1988. – 368с.: ил.
2. Корнеев В. В., Киселев А. В. Современные микропроцессоры. – М.:НОЛИДЖ, 1998. – 240 с.; ил.
3. MICROCHIP PIC16/17 MICROCONTROLLER DATA BOOK.
4. Документация на CD, поставляемая компанией MICROCHIP.
